德州仪器DRV3201评估模块（DRV3201EVM）深度解析

在电子工程师的日常工作中，评估模块是验证和测试芯片性能的重要工具。今天我们就来深入了解一下德州仪器的DRV3201评估模块（DRV3201EVM），看看它在电子助力转向应用中的表现。

文件下载：DRV3201EVM.pdf

一、模块概述

DRV3201EVM主要用于评估DRV3201 - Q1桥驱动器在电子助力转向应用中的操作和性能。它可以兼容许多德州仪器的微控制单元（MCU）控制卡，并且通过图形用户界面（GUI）实现电机控制，为工程师提供了极大的便利。

二、模块特性

1. 预驱动器与电流检测

具备最大1 - A（可编程）预驱动器，带有2个用于分流电流检测的内部可编程增益放大器，能精准检测电流，为电机控制提供可靠的数据支持。

2. 电源供应

工作电源电压范围为4.75 - V至30 - V，同时配备5 - V降压转换器（2.5 A）和3.3 - V LDO（400 mA），能满足不同组件的供电需求。

3. 功率器件

采用N - 沟道MOSFETs，具有良好的开关性能和低导通电阻，有助于提高模块的效率和稳定性。

4. 通信接口

拥有隔离的5 - V控制器区域网络（CAN）收发器，方便与其他设备进行通信，增强了模块的扩展性。

5. 控制卡与传感器接口

配备DIMM - 100插座，可使用德州仪器的控制卡，还设有传感器输入插座，便于连接各种传感器，实现更精确的电机控制。

三、模块布局

1. 测试点设计

所有部件都安装在顶层，DRV3201 - Q1设备的几乎所有端子（除敏感端子外）都设有测试点，并且通过不同颜色进行分类：红色代表电源线，黑色代表地线，橙色代表信号线。这样的设计方便工程师在调试模式下进行检查。

2. 功能分组

模块被分为多个功能组，即宏块，每个宏块都有其特定的功能：

• 控制卡插座：用于插入控制卡，建议使用内置仿真功能的控制卡。
• PVDD和GND端子：连接4.75至30 - V的外部直流实验室电源，需注意极性。
• DRV3201 - Q1模块：包含DRV3201 - Q1三相预驱动器以及所有必要的外部无源组件。
• 电流检测：在每个半桥进行低侧分流电流检测（可选），默认电流增益为x20。
• 正交编码器连接：可连接可选的轴编码器，与MCU的QEP外设接口。
• 霍尔效应传感器连接：提供数字和模拟两种连接方式，可连接可选的霍尔效应传感器。

四、部件详细说明

1. 头和连接器

部分头和连接器直接连接到控制卡插座（J1），其布局是基于DRV8301 - LS12 - KIT设计的，用于电机控制。具体包括：	部件编号	描述	用途
J1	DIMM - 100插座	连接德州仪器的MCU控制卡
J25	连接器端子	电源供应
J26	连接器端子	接地
J11	连接器端子	电机输出
J2	连接器端子	5 - V降压转换器输出
J21	头	JTAG接口
J4	头	编码器接口
J10	头	霍尔传感器接口（数字）
J200	连接器端子	霍尔传感器接口（模拟）
J12	头	LIN接口（3.3 V）
J7	头	CAN接口（5 V，隔离）
J13	头	3.3 - V输出
J23, J24	头	按钮开关输出
J20	头	SPI信号到DRV3201 - Q1

2. LED指示灯

LED指示灯用于向用户显示当前EVM的状态：	部件编号	描述	用途
LED3	绿色	降压转换器（5 V）输出
LED200	红色	DRV3201 - Q1的ERR信号
LED10, LED11, LED12	绿色	MCU的GPIO信号

3. 跳线端子

跳线用于评估或用户选择，部分跳线端子默认有短路插座：	部件编号	描述	用途
JP2	2位置	向MCU提供5 V（短路）
JP4	2位置	在CAN - L和CAN - H之间添加电阻（短路）
JP300, JP301, JP302	3位置	选择MCU控制卡中ADC的输入（2 - 3短路）
JP200, JP201, JP202	2位置	用于模拟霍尔传感器输入的校准（开路）
JP204	2位置	选择ADREF的电源供应（短路）
JP205, JP206	2位置	用于测试端子（短路）

4. 电位器

电位器用于调整输入电压水平：	部件编号	描述	用途
R28	10 KΩ	连接到MCU控制卡的ADC
POT200	10 KΩ	调整模拟霍尔传感器输入的参考电压
POT201	10 KΩ	调整DRV3201 - Q1的短路阈值（SCTH）水平
POT202	10 KΩ	调整DRV3201 - Q1的电流检测放大器参考水平

五、评估示例

1. 准备工作

软件安装

套件中包含两张DVD，一张用于下载Code Composer Studio（CCS）版本5，提供开发环境；另一张用于电机评估。两张DVD中的软件都需要安装。安装电机套件后，可参考以下PDF获取详细信息： C:tiHerculesMotorWarev1.0.3.03swsolutionsfoc_encoder_speedguidocsqsg_gui_foc_encoder_speed_wTPS.pdf

由于DRV8301和DRV3201 - Q1的控制信号部分不同，DVD中的GUI不能直接使用，需要获取DRV3201_TMS570LS12_FOC_SMO_wEncoder软件，并上传到以下目录：C:tiguicomposerwebapps，同时将launcher.exe放在DRV3201_TMS570LS12_FOC_SMO_wEncoder文件夹中。

硬件连接

• 确保板子未连接任何设备，且未通电。
• 将控制卡插入控制卡插座（如果未插入）。
• 确保跳线设置为默认状态。
• 将提供的USB电缆连接到PC和TMS570LS12控制卡。
• 将DRV8301 - LS12 - KIT中的三相电机线连接到DRV3201EVM的螺丝端子（J11）。
• 将标有J4的5针SIP连接器连接到DRV3201EVM上的跳线J4，用于编码器反馈，注意引脚1的连接。
• 将标有J10的5针SIP连接器连接到DRV3201EVM上的跳线J10，用于霍尔传感器反馈，注意引脚1的连接。
• 给DRV3201EVM和控制卡供电。
• 确认LED3亮起（5 V正常），LED200（DRV3201 - Q1 ERR）状态正常。

2. 运行FOC速度控制演示

该演示使用Hercules TMS570x MCU为无刷永磁电机提供了有传感器磁场定向控制（FOC）的解决方案。详细的FOC控制信息可参考： C:tiHerculesMotorWarev1.0.3.03swsolutionsfoc_encoder_speedboardsdrv8301kit_revDherculestms570ls1227projectsccs5project01docsfor_encoder_speed_ls12.pdf

主选项卡

• 故障状态：当DRV3201 - Q1发出故障信号时，屏幕上的LED变红，状态从DRV3201 - Q1的状态寄存器判断。
• 直流母线电压：以数字和图形方式显示测量的直流母线电压，屏幕上的LED根据电压是否在范围内有三种状态。
• 驱动器过热警告：使用屏幕上的LED显示DRV3201 - Q1的状态。
• 电机设置控制：包括启用TPS复选框、RSTN、B_EN、DRVOFF、CSM复选框、电机模式下拉框、速度参考旋钮等，可对电机进行不同模式的控制和参数调整。
• 图形部分：包括日志模式下拉框、保持数据复选框、图形数据复选框、图形数量和大小控制等，可对图形显示的数据和方式进行控制。

寄存器选项卡

可通过该GUI设置DRV3201 - Q1的寄存器，点击复选框后，MPU将寄存器写入DRV3201 - Q1，并定期更新寄存器信息。

六、注意事项

1. 使用限制

• 该评估模块仅用于产品或软件开发人员在研发环境中对德州仪器半导体产品进行可行性评估、实验或科学分析，不得直接或间接组装到任何成品中，也不得用于消费或家庭用途。
• 不得将其用于功能安全和/或安全关键评估，包括但不限于生命支持应用的评估。

  2. 安全警告

• 必须在德州仪器推荐的规格和环境条件下操作，超出指定的性能评级和规格可能导致人身伤害、死亡或财产损失。
• 该模块仅由技术合格的专业电子专家使用，用户需承担正确和安全处理及使用的责任。

  3. 法律合规

  用户需自行确定该评估模块是否符合适用的国际、联邦、州或地方法律法规，并承担相应的合规责任。

总之，DRV3201EVM为电子工程师提供了一个全面的平台，用于评估DRV3201 - Q1桥驱动器在电子助力转向应用中的性能。通过合理的布局、丰富的接口和详细的评估示例，工程师可以更方便地进行电机控制的开发和测试。但在使用过程中，一定要严格遵守相关的注意事项，确保安全和合规。大家在使用DRV3201EVM的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。