EVAL-M1-6ED2230-B1评估板：电机驱动设计的得力助手

在电机驱动应用的设计领域，评估板的作用至关重要。今天我们就来详细了解一下英飞凌（Infineon）的EVAL - M1 - 6ED2230 - B1评估板，它能为我们在电机驱动设计中带来哪些便利呢？

文件下载：EVALM16ED2230B1TOBO1.pdf

一、概述

EVAL - M1 - 6ED2230 - B1是一款完整的功率评估板，专为电机驱动应用而设计。它包含一个EasyPIM™ 1200V Easy1B三相模块，搭配EiceDRIVER™ 6ED2230S12T三相栅极驱动器IC，展示了英飞凌基于SOI的栅极驱动器IC技术。该评估板主要用于支持客户在使用6ED2230S12T进行应用设计的初始阶段。

适用人群

这份应用笔记主要面向使用EVAL - M1 - 6ED2230 - B1评估板的技术专家。

订购信息

基础部件编号	封装形式	标准包装	可订购部件编号
EVAL - M1 - 6ED2230 - B1	EVAL	盒装	EVALM16ED2230B1TOBO1
6ED2230S12T	DSO - 24	卷带包装	6ED2230S12TXUMA1
EVAL - M1 - 099M - C 或 EVAL - M1 - 1320	MAD - K EVAL	泡罩托盘	EVALM1099MCTOBO1 或 EVALM11302TOBO1
FP15R12W1T4	EasyPIM™ 1B模块	托盘	FP15R12W1T4BOMA1

二、安全注意事项

在使用EVAL - M1 - 6ED2230 - B1评估板时，安全问题不容忽视。以下是一些重要的安全注意事项：

1. 接地与测量：评估板系统的接地电位偏置为负直流母线电压电位，使用示波器测量电压波形时，建议使用差分探头，否则可能导致人身伤害甚至死亡。而且，显示屏LED变暗并不意味着电容器已放电到安全电压水平。
2. 电容器放电：系统包含直流母线电容器，主电源移除后需要时间放电。在对驱动系统进行操作前，需等待三分钟，确保电容器放电到安全电压水平。
3. 人员要求：只有熟悉驱动和相关机械的人员才能进行系统的安装、启动和后续维护，否则可能导致人身伤害和设备损坏。
4. 表面温度：驱动表面可能会变热，可能会造成烫伤。
5. 静电防护：评估板包含对静电放电（ESD）敏感的部件和组件，在安装、测试、维修时需要采取静电控制措施。
6. 正确使用：错误的应用或安装可能导致组件损坏或产品寿命缩短，如电机尺寸过小、交流电源供应不正确或环境温度过高等都可能导致系统故障。
7. 断电操作：在断开或重新连接电线或进行维修工作前，必须移除并锁定驱动器的电源，并等待三分钟让母线电容器放电。
8. 包装材料：评估板发货时带有包装材料，安装前需移除，否则可能导致过热或异常运行。
9. 电源使用：该板设计用于实验室电源，交流输入不能直接连接到电网，需要使用带线路侧EMI滤波器和保险丝的隔离变压器或实验室交流电源。
10. 隔离要求：评估板仅提供功能隔离，信号输入源和评估板之间需要外部电路提供额外的安全隔离，同时建议为栅极驱动器IC使用隔离（基本）电源。

大家在实际操作中，一定要严格遵守这些安全注意事项，避免发生意外。

三、评估板介绍

兼容性

EVAL - M1 - 6ED2230 - B1评估板与iMOTION™ MADK（模块化应用设计套件）兼容，可与各种功率级和不同的控制板（如Eval - M1099M - C或Eval - M1 - 1302）通过20针M1接口连接器轻松连接。

功能特点

该评估板提供交流和直流输入以及三相功率输出，包含一个用于电流传感的单发射极分流器和一个用于直流母线电压测量的分压器。它旨在提供具有EiceDRIVER™栅极驱动器IC和EasyPIM™ 1B功率模块的全面功率级解决方案。

设计考虑

在设计过程中考虑了环境条件，但该设计仅经过功能测试，未针对安全要求、整个工作温度范围或寿命进行资格认证。评估板仅适用于实验室条件下的专业人员使用。

四、主要特性

栅极驱动器IC特性

EiceDRIVER™ 6ED2230S12T三相栅极驱动器IC具有以下主要特性：

• 技术优势：采用薄膜SOI技术，浮动通道专为自举操作设计，可在高达 + 1200 V的电压下完全运行，对负瞬态电压具有耐受性，且具有dV/dt免疫能力。
• 电源范围：栅极驱动电源范围为12 V至20 V。
• 保护功能：具备欠压锁定、过流保护和故障报告功能，还集成了先进的输入滤波器和死区时间保护，可防止直通（交叉导通）。
• 逻辑兼容性：3.3 V、5 V和15 V输入逻辑兼容，所有通道的传播延迟匹配，输出与输入同相，并且具有超快集成自举二极管和可调故障清除时间。

评估板特性

• 功率范围：适用于高达2 kW的电机功率范围。
• 保护功能：具备板载过流保护。
• 功率模块：采用EasyPIM™功率模块FP15R12W1T4，额定电流为15A（(T_{C}=100^{circ} C)），符合RoHS标准。
• PCB规格：PCB尺寸为130 x 120 mm，采用两层35 μm铜箔。

五、关键数据

绝对最大额定值

符号	描述	最小值	最大值	单位
(V_{CC})	低侧电源电压	- 0.3	25	V
(V_{IN})	逻辑输入电压（LIN, HIN, RFE, ITRIP）	(V_{SS}- 0.3)	(V_{CC}+ 0.3)	V
(V_{B1,2,3})	高侧浮动电源电压	- 0.3	1225	V
(V_{S1,2,3})	高侧浮动电源返回电压	(V_{B1,2,3}- 25)	(V_{B1,2,3}+ 0.3)	V
(V_{HO1,2,3})	浮动栅极驱动输出电压	(V_{S1,2,3}- 0.3)	(V_{B1,2,3}+ 0.3)	V
(V_{LO1,2,3})	低侧输出电压	- 0.3	(V_{CC}+ 0.3)	V
(V_{SS})	逻辑地	(V_{CC}- 25)	(V_{CC}+ 0.3)	V
(dV_{S}/dt)	允许的(V_{S})偏移电源瞬态相对于COM	-	50	V/ns
(T_{J})	工作结温	-	150	°C
(T_{S})	存储温度范围	- 40	150	°C

推荐工作条件

符号	描述	最小值	典型值	最大值	单位
(V_{B1,2,3})	高侧浮动电源电压	(V_{S}+ 12)	(V_{S}+ 15)	(V_{S}+ 20)	V
(V_{S1,2,3})	高侧浮动电源偏移电压	COM - 8	-	1200	V
(V_{CC})	低侧和逻辑固定电源电压	10	15	20	V
(L_{IN})	逻辑输入电压LIN, HIN	(V_{SS})	-	(V_{SS}+ 5)	V
(H_{IN})	高侧PWM脉冲宽度	1	-	-	μs
死区时间	LIN和HIN之间建议的死区时间	0.3	0.5	-	μs

评估板规格

参数	值	条件 / 注释
输出功率
最大功率	2 kW	受散热器限制
最大输出电流（RMS）	2 A
功率器件
FP15R12W1T4	Easy PIM模块
直流母线电压
最大直流母线电压	800 V
最小直流母线电压	200 V
(V_{CC})电源电压
栅极驱动器IC电源电压	15 V
保护功能
过流保护触发水平	6 Apk	通过更改分流电阻配置
板载电源
3.3V	3.3 V +/- 2%，最大800 mA
PCB特性
材料	FR4，1.6 MM厚度，铜厚度 = 1oz（35 um）
尺寸	130 mm x 120 mm
系统环境
环境温度	0 - 70°C	最大95%RH（非冷凝）

六、引脚分配

各连接器引脚详情

连接器	引脚	详情
DC输入连接器J3	1	DC + 连接器
	2	DC - 连接器
AC输入连接器J1	1	连接到交流输入L1
	2	连接到交流输入L2
	3	连接到交流输入L3
电机侧连接器J2	1	连接到电机相U
	2	连接到电机相V
	3	连接到电机相W
栅极驱动器(V_{CC})电源连接器J7	1	栅极驱动器IC接地
	2	栅极驱动器IC 15V电源
M1 20针接口连接器J5	1	3.3 V兼容逻辑输入，用于高侧栅极驱动器，相U
	2	接地
	3	3.3 V兼容逻辑输入，用于低侧栅极驱动器，相U
	4	接地
	5	3.3 V兼容逻辑输入，用于高侧栅极驱动器，相V
	6	3.3V电源
	7	3.3 V兼容逻辑输入，用于低侧栅极驱动器，相V
	8	3.3V电源
	9	3.3 V兼容逻辑输入，用于高侧栅极驱动器，相W
	10	分流电压 +
	11	3.3 V兼容逻辑输入，用于低侧栅极驱动器，相W
	12	分流电压 -
	13	栅极关闭
	14	输入，4 Mohm电阻后直流母线电压感测

七、原理图与布局

原理图概述

评估板的原理图展示了各个部分的连接关系，在使用该板驱动负载时，栅极电阻值应根据应用和负载电流进行调整。

逆变器部分

采用EasyPIM™模块FP15R12W1T4实现逆变器部分，这是一个1200 V三相模块，包括整流器、制动斩波器和IGBT逆变器级。输入功率可以是直流（通过连接器J3在节点P和N之间输入）或交流（通过连接器J1在节点L1、L2和L3输入），NTC热敏电阻和斩波器在该评估板上未连接。

栅极驱动器IC电源

电路包括一个LD1117S33线性稳压器，用于从15V (V{CC})生成3.3 V。(V{CC})用于为IC 6ED2230S12T栅极驱动器供电，需要外部提供。3.3 V电源用于与故障/启用功能相关的电路，(V_{CC})和3.3 V也出现在20针J5接口连接器上，连接到控制板上的功率电路。

过流保护电路

比较器阈值可以通过分压器设置，ITRIP引脚感测该电压。一旦检测到过流事件，驱动器IC输出将关闭，RFE引脚将被拉低到(V_{SS})。评估板上选择并联的两个0.33欧姆分流电阻来检测6A峰值电流，触发过流保护并关闭栅极驱动器IC的输出。如果需要不同的电流水平，需要相应调整分流电阻，并考虑电压降和功率耗散。

死区时间考虑

为保证系统正常运行并防止直通，建议控制器侧设置至少1 μs的死区时间。

PCB布局

PCB默认有两个35 µm铜箔的电气层，尺寸为130 × 120 mm，厚度为1.6 mm。如果需要更详细的信息和最新的Gerber文件，可以联系技术支持团队。

八、物料清单

评估板的物料清单详细列出了各个组件的信息，包括电容器、连接器、电阻器、IC等，为我们了解评估板的组成提供了重要参考。

九、参考资料

可以从英飞凌的网站上下载EiceDRIVER™ 6ED2230S12T和EasyPIM™ FP15R12W1T4的 datasheet，获取更详细的技术信息。

EVAL - M1 - 6ED2230 - B1评估板为电机驱动设计提供了一个全面的解决方案，具有丰富的功能和特性。在使用过程中，大家一定要严格遵守安全注意事项，根据实际需求合理调整参数，充分发挥评估板的优势。大家在使用这款评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。