TLE4973評估板：汽車應(yīng)用磁電流傳感器的評估利器

在汽車應(yīng)用領(lǐng)域，電流傳感器的性能對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。英飛凌的TLE4973磁電流傳感器專為汽車應(yīng)用而設(shè)計，其評估板則為工程師們提供了一個便捷的評估和測試平臺。今天，我們就來詳細了解一下這款TLE4973評估板。

文件下載：Infineon Technologies TLE4973 EVAL INLAY板.pdf

一、評估板概述

1.1 用途與適用范圍

TLE4973評估板主要用于客戶對TLE4973傳感器進行評估和測試，并非商業(yè)產(chǎn)品，不能用于批量生產(chǎn)。它無需滿足工業(yè)規(guī)格，建議在室溫下操作，且在退貨分析（RMA）、工藝變更通知（PCN）和產(chǎn)品停產(chǎn)（PWD）等方面與常規(guī)產(chǎn)品的處理流程不同。

1.2 目標受眾

本文檔主要面向計劃在電流傳感應(yīng)用中使用TLE4973的客戶。

二、評估板關(guān)鍵信息

2.1 交付內(nèi)容

評估板的交付內(nèi)容即為TLE4973評估板本身。

2.2 框圖

評估板包含三個TLE4973無芯磁電流傳感器，適用于三相系統(tǒng)測試。它設(shè)計用于低壓系統(tǒng)（≤50 V），為避免損壞筆記本電腦，建議在系統(tǒng)運行時斷開編程器與筆記本電腦之間的USB電纜。

2.3 主要特性

• 傳感器配置：配備三個TLE4973傳感器，可用于三相系統(tǒng)測試。
• 數(shù)據(jù)存儲：板載EEPROM用于存儲板卡設(shè)置。
• 兼容性：與英飛凌電流傳感器編程器兼容。

2.4 板卡參數(shù)和技術(shù)數(shù)據(jù)

三、系統(tǒng)與功能描述

3.1 調(diào)試

• 搭配編程器使用：若評估板與英飛凌編程器板搭配使用，只需連接兩塊板卡并按照圖形用戶界面（GUI）上的說明操作即可。
• 獨立使用：若獨立使用評估板，用戶需通過引腳17（VS +，LDO輸入）為板卡供電。為啟用板載LDO，引腳19（EN）必須連接到相同的電源電壓，電源電壓范圍為[6, 9] V。具體的評估板連接器引腳定義可參考第5.4章。

3.2 功能模塊描述

評估板由三個TLE4973電流傳感器、一個EEPROM、一個LDO穩(wěn)壓器和一個連接器組成。三個TLE4973電流傳感器可精確感測交流和直流電流；EEPROM用于存儲板卡設(shè)置；LDO穩(wěn)壓器用于穩(wěn)定傳感器的電源電壓；連接器用于連接英飛凌編程器板。關(guān)于TLE4973的更多信息，可參考用戶手冊和數(shù)據(jù)手冊，傳感結(jié)構(gòu)設(shè)計指南可參考專用應(yīng)用筆記。

3.3 傳感結(jié)構(gòu)布局與指南

三個傳感器安裝在PCB上，并置于PCB內(nèi)的電流軌上方。傳感器扭轉(zhuǎn)45°，以減少三相之間的串擾，同時不影響傳感器的頻率響應(yīng)和導體的插入電阻。電流軌有一個0.5 mm的S形狹縫，更多傳感結(jié)構(gòu)設(shè)計指南可參考相關(guān)應(yīng)用筆記。

四、系統(tǒng)設(shè)計

4.1 原理圖

為抑制高頻噪聲并滿足電磁兼容性（EMC）和靜電放電（ESD）要求，在傳感器的VDD引腳、AOUT和VREF引腳、OCD引腳以及DCDI引腳分別添加了不同容值的旁路電容。此外，傳感器的OCD和DCDI引腳連接到1 kΩ上拉電阻，同時還實現(xiàn)了一個電壓調(diào)節(jié)器，為傳感器提供穩(wěn)定的電壓。

4.2 布局

評估板由兩個32 m外金屬層和一個1 mm內(nèi)金屬層組成，內(nèi)層用于承載傳感器感測的高電流。為減少輸出信號上的共模噪聲，每個傳感器的AOUT和VREF走線在PCB上并行布線。同時，使用接地平面保護信號走線，減少寄生電感耦合。在TLE4973及其輸入和輸出引腳下方切割接地和電源平面，以避免渦流引起的誤差。同樣，為避免誤差，傳感器同一位置不應(yīng)放置散熱器或其他導電材料。

4.3 物料清單

評估板的物料清單涵蓋了LDO、TLE4973電流傳感器、板載EEPROM、電阻、電容等多種元件，具體元件的數(shù)量、型號、值、注釋和封裝等信息可參考文檔中的表格。

4.4 連接器細節(jié)

評估板連接器用于建立評估板與編程器板之間的連接，其詳細的引腳定義包括模擬輸出電壓、參考電壓、過流檢測、數(shù)字控制診斷接口等功能引腳，具體信息可參考文檔中的表格。

五、系統(tǒng)性能

5.1 測試點

三個傳感器的輸出電壓以及OCD信號可從評估板連接器測量，具體的評估板連接器引腳定義可參考第5.4章。

5.2 測試結(jié)果

5.2.1 測量結(jié)果

• 靈敏度和偏移隨溫度的漂移：在標稱位置放置傳感器時，TLE4973評估板在整個溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出極其穩(wěn)定的靈敏度和小的偏移。
• 頻率響應(yīng)：對三個傳感器中的兩個進行了頻率響應(yīng)（增益和相位）測量，并與有限元方法（FEM）模擬結(jié)果進行了比較，增益圖以直流增益為基準進行了歸一化。
• 串擾：串擾定義為相鄰導線產(chǎn)生的雜散磁場引起的靈敏度誤差，可通過微控制器軟件中的“矩陣補償方法”進行補償，也可通過不同的傳感器定向來減少串擾。
• 熱性能：當評估板中有電流流動時，傳感器會讀取溫度，當檢測到溫度約為80°C時停止測量。測量結(jié)果表明，若施加高電流，需要對評估板進行冷卻。

5.2.2 模擬結(jié)果

• 導體和插入電阻：模擬了導體有無狹縫時的電阻，并計算了插入電阻。結(jié)果顯示，有狹縫時導體電阻增加了17%。
• 傳感器位移引起的傳輸因子誤差：模擬了傳感器在x、y和z軸方向位移時傳輸因子的變化，傳輸因子的典型值可參考第3.4章。

六、總結(jié)

TLE4973評估板為工程師們提供了一個全面的平臺，用于評估TLE4973磁電流傳感器在汽車應(yīng)用中的性能。通過詳細的系統(tǒng)設(shè)計和性能測試，我們可以更好地了解該傳感器的特性和優(yōu)勢。在實際應(yīng)用中，工程師們需要根據(jù)具體需求，合理利用評估板的各項功能，確保傳感器在系統(tǒng)中穩(wěn)定可靠地工作。同時，在使用評估板時，務(wù)必遵循相關(guān)的安全注意事項和操作指南，以避免潛在的風險。

大家在使用TLE4973評估板的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題或者有什么獨特的使用經(jīng)驗?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流。