探索TLE4973評(píng)估板：汽車電流傳感的利器

在電子工程領(lǐng)域，電流傳感是很多應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，特別是在汽車電子領(lǐng)域。英飛凌的TLE4973評(píng)估板為工程師們提供了一個(gè)便捷的工具，用于評(píng)估和測(cè)試TLE4973磁電流傳感器。下面，我們來(lái)深入了解一下這個(gè)評(píng)估板。

文件下載：Infineon Technologies TLE4973 EVAL VER BAR板.pdf

一、使用須知

重要提示

評(píng)估板和參考板主要用于演示和評(píng)估目的，并非商業(yè)化產(chǎn)品，不能用于可靠性測(cè)試或生產(chǎn)。英飛凌在設(shè)計(jì)時(shí)雖考慮了環(huán)境條件，但未從安全、全工作溫度范圍或壽命等方面進(jìn)行全面測(cè)試和驗(yàn)證。客戶需確保評(píng)估板的使用符合所在國(guó)家的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)要自行評(píng)估其對(duì)預(yù)期應(yīng)用的適用性。

安全注意事項(xiàng)

在使用評(píng)估板時(shí)，務(wù)必注意安全。比如，在進(jìn)行接線、維護(hù)等操作前，要先斷開(kāi)電源；不要在逆變器中使用評(píng)估板時(shí)將編程器連接到筆記本電腦；評(píng)估板僅適用于低壓系統(tǒng)（≤50V）；測(cè)試時(shí)評(píng)估板和器件表面可能發(fā)熱，需做好防護(hù)；只有熟悉相關(guān)設(shè)備和技術(shù)的人員才能進(jìn)行操作；評(píng)估板包含對(duì)靜電敏感的部件，要采取防靜電措施；錯(cuò)誤的應(yīng)用或安裝可能導(dǎo)致部件損壞或產(chǎn)品壽命縮短；安裝前要移除所有不必要的包裝材料。

二、評(píng)估板概覽

交付內(nèi)容

交付內(nèi)容主要是TLE4973評(píng)估板。如果使用編程器板，可參考相關(guān)文檔。編程器板能為評(píng)估板上的傳感器供電并方便與每個(gè)傳感器進(jìn)行接口連接，若不使用，則需用戶外部供電。

功能框圖

評(píng)估板包含三個(gè)TLE4973無(wú)芯磁電流傳感器，適用于三相系統(tǒng)測(cè)試。其設(shè)計(jì)可在低電壓系統(tǒng)（≤50V）中安全運(yùn)行，建議系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)斷開(kāi)編程器和筆記本電腦的USB連接，防止損壞電腦。

主要特性

• 具備三個(gè)TLE4973傳感器，可用于三相系統(tǒng)測(cè)試。
• 板載EEPROM，用于存儲(chǔ)板卡設(shè)置。
• 與英飛凌電流傳感器編程器兼容。

參數(shù)與技術(shù)數(shù)據(jù)

三、系統(tǒng)與功能描述

調(diào)試過(guò)程

如果評(píng)估板與英飛凌編程器板配合使用，只需連接兩塊板并按照?qǐng)D形用戶界面上的說(shuō)明操作即可。若獨(dú)立使用，用戶需通過(guò)引腳17（VS+，LDO輸入）為板卡供電，同時(shí)將引腳19（EN）連接到相同的電源電壓以啟用板載LDO，電源電壓范圍為[6,9]V。

功能模塊描述

評(píng)估板由三個(gè)TLE4973電流傳感器、一個(gè)EEPROM、一個(gè)LDO穩(wěn)壓器和一個(gè)連接器組成。電流傳感器可精確感測(cè)交流和直流電流，EEPROM用于存儲(chǔ)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。

傳感結(jié)構(gòu)布局與指南

三個(gè)傳感器安裝在PCB上，垂直插入母線槽內(nèi)。母線寬14mm，厚2mm，槽寬3.2mm。更多關(guān)于傳感結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的指南可參考相關(guān)應(yīng)用筆記。

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

原理圖

為抑制高頻噪聲并滿足EMC和ESD要求，在傳感器的OCD引腳和DCDI引腳分別添加了1nF和100pF的旁路電容。同時(shí)，OCD和DCDI引腳連接了1kΩ上拉電阻，還采用了電壓調(diào)節(jié)器為傳感器提供穩(wěn)定電壓。

布局

評(píng)估板的主PCB由兩層35μm的金屬化層組成，傳感器模塊PCB更薄以適應(yīng)塑料模塊。為減少輸出信號(hào)的共模噪聲，每個(gè)傳感器的AOUT和VREF走線在PCB上平行布置，還使用接地平面保護(hù)信號(hào)走線并減少寄生電感耦合。此外，傳感器位置上不應(yīng)放置散熱片或其他導(dǎo)體材料，以避免渦流引起的誤差。

物料清單

文檔詳細(xì)列出了主PCB和傳感器模塊PCB的物料清單，包括元件的數(shù)量、標(biāo)識(shí)、值、注釋和封裝等信息。

連接器細(xì)節(jié)

評(píng)估板連接器用于連接評(píng)估板和編程器板，文檔給出了連接器的引腳定義，包括每個(gè)引腳的功能，如模擬輸出電壓、參考電壓、過(guò)流檢測(cè)、數(shù)字控制診斷接口等。

五、系統(tǒng)性能

測(cè)試點(diǎn)

通過(guò)評(píng)估板連接器測(cè)量三個(gè)傳感器的輸出電壓和OCD信號(hào)。

測(cè)試結(jié)果

測(cè)量結(jié)果

• 靈敏度和偏移隨溫度的漂移：在標(biāo)稱位置下，TLE4973評(píng)估板在整個(gè)溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出極高的靈敏度穩(wěn)定性和較小的偏移。
• 頻率響應(yīng)：測(cè)量了兩個(gè)傳感器的頻率響應(yīng)（增益和相位），并與有限元方法（FEM）模擬結(jié)果進(jìn)行了比較，增益圖以直流增益為基準(zhǔn)進(jìn)行了歸一化。
• 串?dāng)_：串?dāng)_是由相鄰導(dǎo)線產(chǎn)生的雜散磁場(chǎng)引起的靈敏度誤差，可通過(guò)微控制器軟件中的“矩陣補(bǔ)償方法”進(jìn)行補(bǔ)償，也可通過(guò)調(diào)整傳感器方向來(lái)降低。文檔給出了補(bǔ)償前串?dāng)_引起的靈敏度誤差表格。
• 熱性能：測(cè)試表明，當(dāng)評(píng)估板中有電流通過(guò)時(shí)，板卡和器件會(huì)發(fā)熱，若施加高電流，需要對(duì)板卡進(jìn)行冷卻。

模擬結(jié)果

• 導(dǎo)體和插入電阻：模擬了導(dǎo)體在有和無(wú)槽時(shí)的電阻，并計(jì)算了插入電阻。結(jié)果顯示，有槽時(shí)導(dǎo)體電阻略有增加。
• 傳感器位移引起的傳輸系數(shù)誤差：模擬了傳感器在x、y和z軸方向位移時(shí)傳輸系數(shù)的變化。

六、總結(jié)

TLE4973評(píng)估板為電子工程師提供了一個(gè)全面的平臺(tái)，用于評(píng)估TLE4973電流傳感器在三相系統(tǒng)中的性能。通過(guò)對(duì)評(píng)估板的深入了解，工程師們可以更好地將TLE4973應(yīng)用到實(shí)際的汽車電流傳感設(shè)計(jì)中。不過(guò)，在使用過(guò)程中一定要嚴(yán)格遵循使用須知和安全注意事項(xiàng)，確保測(cè)試和設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行。大家在實(shí)際使用評(píng)估板時(shí)，是否也遇到過(guò)類似的挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。