探索EVAL - M1 - IM828 - A评估板：电机驱动的理想之选

在电机驱动应用领域，选择合适的评估板对于工程师来说至关重要。今天，我们将深入剖析EVAL - M1 - IM828 - A评估板，它作为iMOTION™ MADK（模块化应用设计套件）的一部分，为电机控制提供了强大的支持。

文件下载：EVALM1IM828ATOBO1.pdf

一、评估板概述

1.1 适用人群与用途

这份用户指南主要面向熟悉电机控制、中低功率电子转换器的技术专家。评估板旨在实验室条件下使用，用于设计阶段的评估、特性测量以及验证数据手册规格。不过要注意，PCB和辅助电路并未针对最终客户设计进行优化。

1.2 重要注意事项

评估板和参考板仅用于演示和评估目的，并非商业化产品。它们未经过完整的安全要求、全工作温度范围或寿命的测试，也可能不符合CE等标准。客户有责任确保其使用符合所在国家的相关要求和标准，同时评估板的使用不应造成人员伤害或第三方财产损失。

1.3 安全预防措施

评估板存在诸多潜在危险，如直流母线电位高达800V DC，测量电压波形时必须使用高压差分探头；评估板包含直流母线电容，断电后需等待五分钟使其放电至安全电压水平；测试时评估板连接电网输入，同样要使用高压差分探头；处理评估板时，要注意散热片和设备表面可能发热；只有熟悉驱动、电力电子和相关机械的人员才能进行系统的规划、安装、调试和维护；评估板包含对静电放电敏感的部件，安装、测试、维护或维修时需采取静电控制措施；错误的应用或安装可能导致部件损坏或产品寿命缩短；安装前需移除包装材料，否则可能导致过热或异常运行。

二、评估板速览

2.1 交付内容

EVAL - M1 - IM828 - A评估板基于英飞凌的CIPOS™ Maxi智能功率模块（IM828 - XCC IPM），提供了一个易于使用的功率级。交付内容包括成品板，具备三相交流连接器、EMI滤波器和软启动电路、输入整流器、直流母线电容以及三相输出，还包含准谐振PWM控制器和基于CoolSiC™ MOSFET的辅助电源，可提供15V和3.3V电压，以及用于电流传感和过流保护的单分流器和用于直流母线电压测量的分压器。

2.2 框图

评估板的框图清晰展示了其功能组，包括AC/DC输入、整流器和软启动、EMC LPF、直流电容、辅助电源、CIPOS Maxi IPM、电流传感、风扇电源、M1连接器和U/V/W输出。

2.3 主要特性

• 额定输入电压为三相380V AC，设计用于8kW电机功率输出。
• 板载EMI滤波器，有效减少电磁干扰。
• 采用单分流器进行电流传感，同时可进行直流母线电压传感。
• 测量测试点与标准示波器探头兼容，方便进行测试。
• PCB尺寸为140mm x 151mm，两层70µm铜，符合RoHS标准。

2.4 板参数和技术数据

评估板的各项参数明确，包括输入电压范围（320 - 480Vrms AC / 420 - 720V DC）、输入电流、输出功率、每相电流、直流母线电压、电流反馈、保护参数、辅助电源输出电压和电流等。这些参数为工程师在设计和使用评估板时提供了重要依据。

三、系统和功能描述

3.1 入门指南

要运行电机系统，需要将iMOTION™ MADK功率板（EVAL - M1 - IM828 - A）与匹配的MADK控制板（如EVAL - M1 - 101T）结合使用。具体步骤如下：

1. 从英飞凌网站订购EVAL - M1 - 101T控制板，并获取最新的“IMC101T - T038 MCE软件包”。
2. 通过USB电缆将PC连接到EVAL - M1 - 101T，进行编程和调试。
3. 将EVAL - M1 - 101T的M1 20针接口连接器连接到功率板。
4. 使用MCEWizard输入目标电机的系统和运行参数以及评估板的硬件参数，计算控制器的数字参数，并保存为驱动参数集文件。
5. 将电机相输出连接到电机，连接三相交流380V或直流电源，开启系统。
6. 启动MCEDesigner工具，打开默认配置文件，自动连接到控制板。
7. 将系统参数编程到iMOTION™ IC的内部SRAM中。
8. 点击控制栏的绿色按钮启动电机，红色按钮停止电机。

3.2 iMOTION™开发工具和软件

MCEDesigner和MCEWizard的开发工具安装程序可从英飞凌iMOTION™网站下载。板载隔离调试器提供了PC与目标iMOTION™设备之间的USB - UART桥接，使用SEGGER J - Link驱动进行通信。

3.3 MCEWizard设置概述

通过MCEWizard可以配置评估板或电机的参数。选择MADK控制板和功率板后，按照步骤回答问题，最后点击“计算参数”和“导出到设计器文件”保存参数文件。

3.4 MCEDesigner设置概述

安装MCEDesigner后，打开“IMC101T_xx.irc”文件。驱动系统参数文件编程到IMC101控制器后，MCEDesigner可用于启动/停止电机、显示电机电流轨迹、更改电机速度和修改驱动参数等。

3.5 电流波形

MCEDesigner的参数跟踪功能可用于调试和检查PCB布局/参数设置，展示了电机在停止和运行状态下的电流波形。

3.6 功能块描述

评估板的电机逆变器由IM828 - XCC模块实现，辅助电源基于准谐振控制器ICE5QSAG和CoolSiC™ MOSFET IMBF170R1K0M1。IM828 - XCC具有1200V CoolSiC™ MOSFET、最大输出电流、坚固的SOI栅极驱动技术等特点；IMBF170R1K0M1是英飞凌的1700V SiC沟槽MOSFET，具有高性能、高效率和易于使用的特点。

四、系统设计

4.1 逆变器部分

逆变器部分使用CIPOS™ Maxi实现，包含英飞凌CoolSiC™ SiC MOSFET和驱动器，RS1/RS2为单分流器用于电流传感，C10、C11和C12为自举电容，C24为IPM的直流母线缓冲器。

4.2 DC/DC

DC/DC电路采用ZVS反激拓扑，输入电压范围为150 - 780V DC母线，断电后180秒内直流母线放电至低于60V。它使用ICE5QSAG和CoolSiC™ 1700V SiC沟槽MOSFET生成15V和6V电压，15V连接到CIPOS™ Maxi IPM内部的栅极驱动器，3.3V电源由线性调节器IFX25001ME V33从6V转换而来。

4.3 AC/DC输入和软启动

AC/DC输入部分包括连接器J1、整流器、软启动电路、无源EMI滤波器、过流保护保险丝和直流母线电容。

4.4 DC - link电压测量

连接器J3的引脚14可访问直流母线电压，通过R45和R1进行电压分压测量。

4.5 电流传感和放大器

评估板采用单分流器传感，最终分流电阻为5mΩ。电流输出IU + 连接到J3，通过低通滤波器和低噪声比例放大器进行信号处理。

4.6 电流反馈到控制板

电流信号通过R6和3.3V进行偏移处理，经过衰减和放大后反馈到控制板。

4.7 ITRIP和GK设置

IM828 - XCC通过连接ITRIP输入与MOSFET漏极电流反馈实现过流检测功能，当电流超过34A时，会触发栅极驱动器的所有输出关闭。过流检测时，ITRIP电压超过阈值，GK信号发送到控制板。

4.8 NTC热敏电阻特性和过热保护计算

NTC热敏电阻用于温度监测，通过测量其电阻值可计算温度。根据不同温度下的NTC电阻值和VTH输出电压，可设置过热保护阈值。

4.9 布局

评估板采用两层70µm铜（2 oz.铜），尺寸为140mm × 151mm，PCB厚度为1.6mm。

4.10 物料清单

评估板的主要部件包括CoolSiC™ IPM、CoolSiC™ SiC MOSFET、准谐振PWM控制器、低压差电压调节器、电容、连接器和电感等。

4.11 连接器细节

详细介绍了评估板的三个连接器：3相AC或DC输入连接器J1、电机侧连接器J2和iMOTION™ MADK M1 20针接口连接器J3的引脚分配和功能。

五、系统性能

5.1 三相AC380V输入时的输出波形

展示了不同输出电流下的IU输出波形，为工程师了解电机运行状态提供了直观的参考。

5.2 过流保护测试结果

通过连接ITRIP输入与IM828 - XCC电流反馈，实现过流检测功能，CoolSiC™ MOSFET短路耐受时间约为1.8µs。

5.3 不同PWM频率下的Tcmaxi与Iout关系

展示了不同PWM载波频率下IPM外壳温度与输出电流的关系，有助于工程师根据实际需求选择合适的PWM频率。

5.4 IM828 - XCC的效率

展示了380V AC输入和6kHz载波频率下IPM效率与输出电流的关系，为评估评估板的性能提供了重要数据。

六、参考和附录

6.1 缩写和定义

解释了文档中使用的一些缩写的含义，如MADK、CE、EMI等。

6.2 参考资料

列出了相关的数据手册参考，为工程师进一步了解评估板提供了参考依据。

6.3 附加信息

提供了评估板的订购信息，方便客户进行小批量订购。

EVAL - M1 - IM828 - A评估板为电机驱动应用提供了一个全面、可靠的解决方案。通过深入了解其特性、功能和性能，工程师可以更好地利用该评估板进行电机控制系统的设计和开发。你在使用类似评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。