STEVAL-TTM001V1：5kW 低压高电流逆变器的技术剖析

在汽车电机控制应用领域，一款性能卓越的逆变器对于提升电机性能、确保系统稳定运行至关重要。今天，我们就来深入剖析一下意法半导体（ST）推出的 STEVAL-TTM001V1 评估套件，它是一款专为汽车电机控制应用设计的 5kW 低压高电流逆变器。

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1. 套件特性

STEVAL-TTM001V1 套件由多个功能板组成，且这些板不可单独售卖。下面我们分别看看各板的特点：

1.1 功率板

• 散热设计：采用绝缘金属基板（IMS），能够实现高效散热，保证功率 MOSFET 在工作过程中产生的热量及时散发出去，提高系统的稳定性和可靠性。
• 功率器件：搭载了 36 个 STH315N10F7 功率 MOSFET，采用 H²PAK - 6（6 开关）封装。这些 MOSFET 是汽车级 N 沟道 100V、2.1mΩ（典型值）、180A 的 STripFET F7 系列，具备低导通电阻和高电流承载能力，能够满足高功率应用的需求。
• 电阻配置：配备解耦栅极电阻（2.2Ω），有助于稳定 MOSFET 的开关特性，减少开关噪声和干扰。同时，还可选配 3 个接地的分流电阻用于电流检测，方便工程师对电路中的电流进行实时监测。
• 温度保护：设置了 3 个 NTC 热敏电阻，用于热保护。它们被放置在尽可能靠近各相 MOSFET 阵列的位置，能够及时感知 MOSFET 的温度变化，并提供相关的热反馈信息，当温度过高时可采取相应的保护措施。

1.2 驱动板

• 驱动芯片：基于 L9907 三相栅极驱动器，该芯片经过 AEC - Q100 认证，适用于汽车级应用。它能够接收来自外部电机控制板的 PWM 信号，驱动功率板上的所有高侧和低侧 MOSFET。
• 接口设计：具有 34 针的电机控制连接器，方便与任何兼容的 ST 电机控制板进行接口连接。同时，通过 SPI 接口可实现全面的诊断功能，便于工程师对系统进行故障排查和监测。
• 保护功能：集成了电流检测放大器，具备过压、欠压、过流（通过 (V_{DS}) 压降监测）、过温等保护功能，当出现异常情况时能够及时关闭系统，保护器件不受损坏。此外，还具有可编程的栅极电流能力，可根据实际应用需求进行灵活调整。

1.3 其他板

• 大容量电容板：主要用于整流纹波电流，减少电源中的纹波干扰，同时还能为系统提供稳定的电源。
• 电流传感板：可对电路中的电流进行精确检测，并将检测到的电流信号传输给驱动板进行处理。

2. 产品概述

产品描述	型号
5kW 低压高电流逆变器，用于汽车电机控制应用	STEVAL - TTM001V1
汽车级 N 沟道 100V、2.1mΩ（典型值）、180A STripFET F7 功率 MOSFET，采用 H2PAK - 2 和 H2PAK - 6 封装	STH315N10F7
用于三相 BLDC 电机的汽车 FET 驱动器	L9907
应用领域	汽车 BLDC 电机

3. 工作原理

3.1 电源连接

48V DC 电源代表汽车电池，连接到电容板上。电容板对纹波电流进行整流，减少电源中的纹波干扰，同时还能降低对电机定位反馈信号的不必要干扰。电池的正线还可以通过套件电流传感板上的电流传感器（未安装）进行监测。

3.2 信号处理

驱动板上的单个 L9907 汽车栅极驱动器接收来自外部电机控制板（套件中不包含）的 PWM 信号，以此来驱动功率板上的所有高侧和低侧 MOSFET。同时，驱动板还会处理来自电流传感板上霍尔效应传感器的电流水平信号以及功率板上 NTC 热敏电阻的温度信号，并将相应的信号发送给外部电机控制板，实现对电机的精确控制和保护。

3.3 功率输出

功率板在绝缘金属基板（IMS）上为 BLDC 电机的每一相（U、V 和 W）安装了六个高侧和六个低侧 STH315N10F7 N 沟道 MOSFET，能够实现高效的功率输出。并且，每个功率 MOSFET 上都放置了解耦栅极电阻，以保证开关性能的稳定性。

4. 应用意义

STEVAL - TTM001V1 评估套件为汽车电机控制应用提供了一个高效、可靠的解决方案。它能够帮助工程师在典型的汽车低压（汽车电池最高 48V）、高电流电机控制应用中，评估三相电机的逆变器功率级。通过使用汽车级的组件，如 STH315N10F7 STripFET F7 系列功率 MOSFET 和 L9907 汽车 FET 驱动器，能够确保系统在汽车环境中的稳定性和可靠性。

各位电子工程师们，你们在汽车电机控制应用中是否遇到过类似的需求呢？对于 STEVAL - TTM001V1 这样的评估套件，你们有什么看法或使用经验吗？欢迎在评论区分享交流。