H-Bridge Kit 2Go：小体积大能量的直流电机控制评估板

在电子工程师的日常工作中，直流电机控制是一个常见且重要的任务。今天就给大家介绍一款功能强大的评估板——H-Bridge Kit 2Go，它为直流电机控制提供了低成本且高效的解决方案。

文件下载：HBRIDGEKIT2GOTOBO1.pdf

一、产品概述

H-Bridge Kit 2Go是一个完整的低成本系统解决方案，专门用于驱动小型有刷直流电机。它基于英飞凌微控制器套件XMC 2Go，包含一个带有调试接口的32位微控制器、一个板载5V稳压器、电源反极性保护电路，以及一个集成的H桥IFX9201SG，该H桥能够驱动高达6A的峰值电流。

二、快速上手

1. 电源供应

H-Bridge Kit 2Go需要一个外部电源连接到VBAT来驱动直流电机。为了防止意外的电源极性反转，该评估板配备了反极性保护电路。微控制器可以通过Micro USB端口由PC供电，同时为了实现无PC连接的独立操作，板上还设有5V稳压器，作为微控制器3.3V稳压器的预调节器。不过要注意，5V稳压器是线性稳压器，根据输入电压的不同可能会变得非常热。VBAT的范围可以从5V到最大36V而不会损坏电路板，但由于5V稳压器的功耗会随着输入电压的升高而显著增加，建议将VBAT保持在15V以下，或者在电路板背面安装散热片以提供额外的散热。另一种选择是在电路板的V5V输入处外部提供5V电源，这样可以减轻板载稳压器的负担，使评估板能够在高达36V（IFX9201的最大电源电压）的电压下运行。

2. 选择直流电机

IFX9201可以驱动峰值电流高达6A的小型直流电机。实际可实现的连续驱动电流较低，具体取决于电源电压、开关频率和散热条件。该套件的实际连续驱动电流范围在1A到2A之间，许多玩具、遥控模型或机器人用的电机都符合这个范围。

3. 连接套件

只需按照图3所示连接合适的直流电机和电源即可开始使用该套件。电源焊盘的间距为2.54mm，每个电源信号（除V5V外）占用两个焊盘，因此可以使用2.54mm或5.08mm间距的连接器或螺丝端子。

4. 软件方面

套件预装了一个简单的示例程序，该程序向电机施加1kHz的PWM信号，并通过增加和减小PWM占空比来使电机速度上下变化。当占空比达到0%时，电机的旋转方向会反转，然后再次开始使电机速度上下变化。此外，还可以在http://www.infineon.com/h-bridge-kit-2go 下载演示代码。这个程序是使用英飞凌代码开发平台DAVE™（版本4）生成的，关于该工具的使用和下载信息可访问http://www.infineon.com/dave 。

5. 端口分配

在编写驱动IFX9201的自定义程序时，请参考IFX9201数据手册和XMC微控制器端口的以下端口分配：	Port	IFX9201 signal	Comment
P0.6	SO	SPI serial output
P0.7	SI	SPI serial input
P0.8	SCK	SPI clock input
P0.9	CSN	SPI chip select (low active)
P2.0	DIR	Direction input to define direction of the motor current
P2.10	PWM	Pulse width modulation input
P2.11	DIS	Disable. Disables the outputs (all MOSFETS off)

三、演示操作

1. 设备发现

首先要确保J-Link驱动已正确安装（DAVE™安装时会包含该驱动），更多关于J-Link的详细信息可访问www.segger.com 。然后将H-Bridge Kit 2Go连接到PC的USB端口，此时会安装H-Bridge Kit 2Go的驱动（可能需要管理员权限）。在“设备管理器”中检查“JLink CDC UART Port”是否已正确安装。

2. 使用DAVE™更新固件

下载并解压固件示例后，在DAVE™中进行以下操作：选择“File” – “Import”，然后选择“Infineon” – “DAVE project”并点击“Next”。选择解压后的演示项目文件夹并点击“Finish”，同时保持“Copy Projects Into Workspace”选项被选中。将H-Bridge Kit 2Go连接到USB端口（如果还未连接），点击“Generate Code”和“Build Active Project”，然后点击“Debug”按钮。如果提示更新J-Link接口，更新完成后再次点击“Debug”，新的演示固件就会安装到评估板上。

3. 通过终端接口操作

打开终端软件，选择串行接口和“JLINK CDC UART Port”，并根据图10配置端口。完成上述步骤后，输入“?”以确保通信正常，此时会显示命令概述，具体命令列表如下：	Command	Argument 1	Argument 2	Example	Description
?	-	-	‘?’	Show available commands
help	-	-	‘help’	Show available commands
dis	0/1	-	‘dis 1’ / ‘dis 0’	Set DIS pin high or low
d	-	-	‘d’	Enable = ‘dis 1’
e	-	-	‘e’	Enable = ‘dis 0’
dir	0/1	-	‘dir 1’ / ‘dir 0’	Set DIR pin high or low
f	-	-	‘f’	Forward = ‘dir 1’
r	-	-	‘r’	Reverse = ‘dir 0’
pwm	Duty cycle [%]	Frequency [Hz]	‘pwm 50 1000’	Set PWM duty cycle and frequency
p	Duty cycle [%]	Frequency [Hz]	‘p 50’	Frequency is optional (default 1 kHz)
spi	Hex value	-	‘spi 2A’	Write to spi; expects 2 digit hex value
s	Hex value	-	‘s 2a’	Lower case or capital
dia	-	-	‘dia’	Show diagnosis register
res	-	-	‘res’	Reset diagnosis register
rev	-	-	‘rev’	Show revision register
ctrl	-	-	‘ctrl’	Show control register
oldis	0/1	-	‘oldis 1’	Disconnect open load current source
sin	0/1	-	‘sin 1’ / sin 0’	Set control via SPI on or off
sen	0/1	-	‘sen 1’ / ‘sen 0’	Set EN via SPI high or low
sdir	0/1	-	‘sdir 1’ / ‘sdir 0’	Set DIR via SPI high or low
spwm	0/1	-	‘spwm 1’ / ‘spwm 0’	Set PWM via SPI high or low

这个接口为通过PC控制H桥提供了一种简单的方法。需要注意的是，如果没有通过USB连接，设备仍会按照前面提到的示例程序进行操作。

四、硬件描述

1. 原理图

评估板的原理图展示了各个部分的电路连接，包括电源连接器、反极性保护电路、5V稳压器、IFX9201及其外围电路、XMC1100和引脚头、3.3V稳压器和用户LED，以及板载调试器（包括UART到USB桥）。这些电路设计确保了评估板的稳定运行和功能实现。

2. 布局

评估板的布局图显示了组件的放置位置，包括顶层和底层的布局。合理的布局有助于提高电路的性能和可靠性。

总之，H-Bridge Kit 2Go评估板为直流电机控制提供了一个全面且易于使用的解决方案。无论是对于初学者还是有经验的工程师来说，它都是一个值得尝试的工具。大家在使用过程中有没有遇到什么有趣的问题或者有什么独特的应用呢？欢迎在评论区分享。