12V应用通用功率评估板设计：SSO8与TLE9879QXA40的完美结合

作为电子工程师，我们常常面临着为特定应用设计高效、可靠评估板的挑战。今天，就来和大家分享一款专为12V应用设计的通用功率评估板，它采用了OptiMOS - 6™ 40 V SSO8 MOSFET和MOTIX™ MCU TLE9879QXA40，适用于汽车逆变器应用，如控制无刷直流（BLDC）电机驱动的风扇或泵。

文件下载：Infineon Technologies MOSGENERICPOWBRD通用功率评估板.pdf

一、设计概述

这款评估板主要用于实现汽车逆变器应用，能够控制由BLDC电机驱动的风扇或泵，输出功率最高可达400W。系统由集成MOSFET驱动器的片上系统MOTIX™ MCU与OptiMOS™ - 6无引线MOSFET组合控制。主要涉及的组件有TLE9879QXA40、IAUC120N04S6N006和IAUC120N04S6N010。

二、设计规格

系统参数

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	注释
输入电压	VIN	-0.3	12	40	V	P_1.1.1 (TLE9879QXA40)
功能输入电压	VIN	7	12	-	V	设计指定值
输出电流（峰值）	IOUT	-	-	44	A	峰值电流 (<10 s)，风冷 (>1.3 m/s)
输出电流（连续）	IOUT	20	35	-	A	设计指定值
霍尔传感器电压	VHALL	-0.3	5	5.5	V	与霍尔传感器相关的规格
LIN接口电压	VLIN	-28	12	40	V	P_1.1.7 (TLE9879QXA40)
ADC输入电压	VADC	-0.3	5	5.5	V	与GPIO端口2相关的规格
相电压	VSH	-8.0	12	48	V	P_1.1.11 (TLE9879QXA40)
工作温度	TA	-40	25	105	°C	设计指定值

机械规格

评估板尺寸为168 mm x 107 mm x 15 mm（长x宽x高），采用6层PCB，顶层和底层为2 oz铜，内层为1 oz铜，标准FR4材料，厚度1.6 mm。

三、亮点产品

OptiMOS™ - 6 40 V SSO8 (TDSON - 8) MOSFET

SSO8封装尺寸紧凑，仅33 mm²，漏源导通电阻RDS(on)典型值在0.54 - 4.4 mΩ之间。其电流额定值比S3O8 (TSDSON - 8)封装大3倍。结合英飞凌的OptiMOS™ - 6 40 V功率MOS技术，TDSON封装为高达400W的汽车三相电机驱动提供了紧凑而强大的解决方案。

封装	硅技术	产品	最大RDS(on) [mΩ]
SSO8 (TDSON - 8)	OptiMOS™ - 6	IAUC120N04S6L005	0.55
		IAUC120N04S6N006	0.6
		IAUC120N04S6N008	0.8
		IAUC120N04S6L008	0.8
		IAUC120N04S6N009	0.9
		IAUC120N04S6L009	0.9
		IAUC120N04S6N010	1.0
		IAUC120N04S6L012	1.2
		YAUC120N04S6N013	1.3
		IAUC100N04S6L014	1.4
		IAUC100N04S6N015	1.5
		IAUC100N04S6L020	2.0
		IAUC100N04S6N022	2.2
		IAUC100N04S6L025	2.5
		IAUC100N04S6N028	2.8
		IAUC80N04S6L032	3.2
		IAUC80N04S6N036	3.6
		IAUC60N04S6L039	3.9
		IAUC60N04S6N044	4.4

3 - 相桥驱动IC与集成Arm® Cortex® - M3

TLE987x系列适用于各种智能三相无刷直流电机控制应用，如辅助泵和风扇。它集成度高、系统成本低，可根据闪存大小和MCU系统时钟频率进行扩展，支持多种电机控制算法，包括基于传感器和无传感器的算法。

等级	产品	闪存	RAM	频率	接口	Tjmax
Grade - 0	TLE9873QXW40	48 kByte	3 kByte	40 MHz	PWM + LIN	175℃
	TLE9877QXW40	64 kByte	6 kByte	40 MHz	PWM + LIN	175℃
	TLE9879QXW40	128 kByte	6 kByte	40 MHz	PWM + LIN	175℃
Grade - 1	TLE9871QXA20	36 kByte	3 kByte	24 MHz	PWM	150℃
	TLE9872QXA40	256 kByte	8 kByte	40 MHz	PWM + LIN	150℃
	TLE9872 - 2QXA40	256 kByte	8 kByte	40 MHz	PWM + LIN	150℃
	TLE9877QXA20	64 kByte	6 kByte	24 MHz	PWM + LIN	150℃
	TLE9877QXA40	64 kByte	6 kByte	40 MHz	PWM + LIN	150℃
	TLE9879QXA20	128 kByte	6 kByte	24 MHz	PWM + LIN	150℃
	TLE9879 - 2QXA40	128 kByte	6 kByte	40 MHz	PWM + LIN	150℃
	TLE9879QXA40	128 kByte	6 kByte	40 MHz	PWM + LIN	150℃

四、入门指南

工具链安装

要让评估板正常运行，需要安装以下软件：

1. 下载并安装Keil uVision5：这是一个集成开发环境，包含代码编辑器、编译器和调试器。可以参考“Get your motor spinning”学习如何使用。
2. 下载配置向导（Config Wizard）：英飞凌免费提供的工具，用于配置芯片模块，支持轻松配置嵌入式功率IC外设。可通过英飞凌开发者中心安装。
3. 下载并安装Segger J - Link驱动：XMCTM Link基于SEGGER J - Link技术的调试探针，适用于所有M系列微控制器。
4. 通过uVision5 Pack Installer下载SDK：嵌入式功率软件开发工具包（SDK）是一个低级驱动库，可在Keil uVision中通过“Pack Installer”下载。

配置

在uVision5中打开电机驱动代码项目，进入“Tools”并打开“Config Wizard”，设置电机、速度/电流控制器和TLE987x外设的参数。由于嵌入式功率IC采用电流源栅极驱动方案，开关速度由外设BDRV选项卡中的“Gate Charge/Discharge”参数控制。

五、系统设计

电气设计与组件

1. 输入滤波器：用于过滤输入电源中的噪声和干扰。
2. 反极性保护：防止电源极性接反损坏电路。
3. 直流母线电解电容：稳定直流母线电压，提供能量缓冲。
4. 分流电阻：用于测量电流。
5. 缓冲器：减少开关过程中的电压尖峰和振荡。
6. 栅极驱动器：为MOSFET提供合适的驱动信号。
7. 栅极驱动电路：确保栅极信号的质量和稳定性。
8. 散热器：有效散发功率器件产生的热量，保证系统的可靠性。

开关性能

开关性能直接影响系统的效率和稳定性。在设计过程中，需要优化MOSFET的开关速度、导通损耗和关断损耗，以提高系统的整体性能。

EMC性能

电磁兼容性（EMC）是汽车电子系统设计中的重要考虑因素。该评估板按照CISPR25标准进行测试，确保系统在电磁环境中的正常运行。

1. 测量配置：设置合适的测量环境和仪器，确保测量结果的准确性。
2. 测量结果：根据测量结果对电路进行优化，降低电磁干扰。

热性能

热性能对于功率系统至关重要。评估板通过合理的布局和散热设计，有效降低功率器件的温度，提高系统的可靠性和寿命。

六、项目资料

原理图

原理图详细展示了电路的连接方式和组件的参数，是电路设计和调试的重要依据。

物料清单（BOM）

物料清单列出了评估板所需的所有组件，方便采购和生产。

布局

1. PCB堆叠：合理的PCB堆叠结构可以减少电磁干扰，提高信号完整性。
2. 布局打印：提供清晰准确的布局图，便于PCB制造和组装。

七、总结

这款12V应用通用功率评估板结合了OptiMOS™ - 6 40 V SSO8 MOSFET和MOTIX™ MCU TLE9879QXA40的优势，为汽车三相电机驱动应用提供了高效、可靠的解决方案。在设计过程中，我们需要综合考虑系统的电气性能、热性能和电磁兼容性，确保系统的稳定性和可靠性。同时，通过合理的工具链安装和配置，能够快速上手并进行开发。你在类似的设计中遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和想法。