TLE4973评估板：汽车应用磁电流传感器的评估利器

在汽车应用领域，电流传感器的性能对于系统的稳定性和可靠性至关重要。英飞凌的TLE4973磁电流传感器专为汽车应用而设计，其评估板则为工程师们提供了一个便捷的评估和测试平台。今天，我们就来详细了解一下这款TLE4973评估板。

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

一、评估板概述

1.1 用途与适用范围

TLE4973评估板主要用于客户对TLE4973传感器进行评估和测试，并非商业产品，不能用于批量生产。它无需满足工业规格，建议在室温下操作，且在退货分析（RMA）、工艺变更通知（PCN）和产品停产（PWD）等方面与常规产品的处理流程不同。

1.2 目标受众

本文档主要面向计划在电流传感应用中使用TLE4973的客户。

二、评估板关键信息

2.1 交付内容

评估板的交付内容即为TLE4973评估板本身。

2.2 框图

评估板包含三个TLE4973无芯磁电流传感器，适用于三相系统测试。它设计用于低压系统（≤50 V），为避免损坏笔记本电脑，建议在系统运行时断开编程器与笔记本电脑之间的USB电缆。

2.3 主要特性

• 传感器配置：配备三个TLE4973传感器，可用于三相系统测试。
• 数据存储：板载EEPROM用于存储板卡设置。
• 兼容性：与英飞凌电流传感器编程器兼容。

2.4 板卡参数和技术数据

产品	TLE4973 - RE35D5 - S0010
封装	PG - TDSO - 16
评估板名称	TLE4973 EVAL INLAY
评估板订单号	SP005853842
插入方法名称	45s - bend on Schweizer Inlay PCB
满量程（FS）	±460.41A
典型电流轨传输因子	46.19 μT/A
典型传感器灵敏度	84.63 mV/mT(S3)
典型评估板灵敏度	3.91 mV/A
输出模式	单端AOUT仅
过流检测（OCD）阈值	647.52A(139% of FS)
DCDI地址[传感器1]	0xAhex
DCDI地址[传感器2]	0xBhex
DCDI地址[传感器3]	0xChex
典型插入电阻	17 μΩ
电流轨宽度	14 mm
电流轨厚度	1 mm

三、系统与功能描述

3.1 调试

• 搭配编程器使用：若评估板与英飞凌编程器板搭配使用，只需连接两块板卡并按照图形用户界面（GUI）上的说明操作即可。
• 独立使用：若独立使用评估板，用户需通过引脚17（VS +，LDO输入）为板卡供电。为启用板载LDO，引脚19（EN）必须连接到相同的电源电压，电源电压范围为[6, 9] V。具体的评估板连接器引脚定义可参考第5.4章。

3.2 功能模块描述

评估板由三个TLE4973电流传感器、一个EEPROM、一个LDO稳压器和一个连接器组成。三个TLE4973电流传感器可精确感测交流和直流电流；EEPROM用于存储板卡设置；LDO稳压器用于稳定传感器的电源电压；连接器用于连接英飞凌编程器板。关于TLE4973的更多信息，可参考用户手册和数据手册，传感结构设计指南可参考专用应用笔记。

3.3 传感结构布局与指南

三个传感器安装在PCB上，并置于PCB内的电流轨上方。传感器扭转45°，以减少三相之间的串扰，同时不影响传感器的频率响应和导体的插入电阻。电流轨有一个0.5 mm的S形狭缝，更多传感结构设计指南可参考相关应用笔记。

四、系统设计

4.1 原理图

为抑制高频噪声并满足电磁兼容性（EMC）和静电放电（ESD）要求，在传感器的VDD引脚、AOUT和VREF引脚、OCD引脚以及DCDI引脚分别添加了不同容值的旁路电容。此外，传感器的OCD和DCDI引脚连接到1 kΩ上拉电阻，同时还实现了一个电压调节器，为传感器提供稳定的电压。

4.2 布局

评估板由两个32 m外金属层和一个1 mm内金属层组成，内层用于承载传感器感测的高电流。为减少输出信号上的共模噪声，每个传感器的AOUT和VREF走线在PCB上并行布线。同时，使用接地平面保护信号走线，减少寄生电感耦合。在TLE4973及其输入和输出引脚下方切割接地和电源平面，以避免涡流引起的误差。同样，为避免误差，传感器同一位置不应放置散热器或其他导电材料。

4.3 物料清单

评估板的物料清单涵盖了LDO、TLE4973电流传感器、板载EEPROM、电阻、电容等多种元件，具体元件的数量、型号、值、注释和封装等信息可参考文档中的表格。

4.4 连接器细节

评估板连接器用于建立评估板与编程器板之间的连接，其详细的引脚定义包括模拟输出电压、参考电压、过流检测、数字控制诊断接口等功能引脚，具体信息可参考文档中的表格。

五、系统性能

5.1 测试点

三个传感器的输出电压以及OCD信号可从评估板连接器测量，具体的评估板连接器引脚定义可参考第5.4章。

5.2 测试结果

5.2.1 测量结果

• 灵敏度和偏移随温度的漂移：在标称位置放置传感器时，TLE4973评估板在整个温度范围内表现出极其稳定的灵敏度和小的偏移。
• 频率响应：对三个传感器中的两个进行了频率响应（增益和相位）测量，并与有限元方法（FEM）模拟结果进行了比较，增益图以直流增益为基准进行了归一化。
• 串扰：串扰定义为相邻导线产生的杂散磁场引起的灵敏度误差，可通过微控制器软件中的“矩阵补偿方法”进行补偿，也可通过不同的传感器定向来减少串扰。
• 热性能：当评估板中有电流流动时，传感器会读取温度，当检测到温度约为80°C时停止测量。测量结果表明，若施加高电流，需要对评估板进行冷却。

5.2.2 模拟结果

• 导体和插入电阻：模拟了导体有无狭缝时的电阻，并计算了插入电阻。结果显示，有狭缝时导体电阻增加了17%。
• 传感器位移引起的传输因子误差：模拟了传感器在x、y和z轴方向位移时传输因子的变化，传输因子的典型值可参考第3.4章。

六、总结

TLE4973评估板为工程师们提供了一个全面的平台，用于评估TLE4973磁电流传感器在汽车应用中的性能。通过详细的系统设计和性能测试，我们可以更好地了解该传感器的特性和优势。在实际应用中，工程师们需要根据具体需求，合理利用评估板的各项功能，确保传感器在系统中稳定可靠地工作。同时，在使用评估板时，务必遵循相关的安全注意事项和操作指南，以避免潜在的风险。

大家在使用TLE4973评估板的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的使用经验呢？欢迎在评论区分享交流。