BTN9960/BTN9970/BTN9990电机控制盾牌：评估与设计指南

在电子工程师的日常工作中，电机控制是一个常见且关键的领域。今天，我们将深入探讨英飞凌（Infineon）的BTN9960/BTN9970/BTN9990电机控制盾牌，这是一款专为评估而设计的Arduino盾牌，能为我们在电机控制设计中提供有力的支持。

文件下载：Infineon Technologies DC-SHIELD_BTN9960LV直流电机控制评估套件.pdf

一、文档概述

这份文档主要描述了BTN9960/BTN9970/BTN9990电机控制盾牌的使用方法，适用于想要评估带集成驱动器的高电流PMOS/NMOS半桥的电子工程师。文档涵盖了产品的各个方面，包括交付内容、硬件描述、使用入门、电路板设计等。不过需要注意的是，这些评估板和参考板并非商业化产品，仅用于评估和测试目的，不能用于可靠性测试或生产。

二、评估板介绍

2.1 交付内容

纸箱中包含一块DC - Shield_BTN9970LV或DC - Shield_BTN9960LV板，但不包括Arduino UNO板和电源。关于Arduino控制器板的信息可以在Arduino - Home上找到。

2.2 主要特性

• 高电流半桥：板上包含两个带集成驱动器IC的BTN99xx高电流半桥。
• 工作电压：8 V – 18V。
• 电机电流：平均电机电流可达约10 A，不过受直流链路电容器的值和大小以及PCB的功耗限制（BTN9960LV的电流限制最小为35 A，BTN9970LV最小为60 A，BTN9990最小为75 A）。
• 驱动模式：有两种独立的单半桥，可单向操作两个直流有刷电机；也可组成单个H（全）桥，双向操作一个直流有刷电机。
• 接口方式：配备16针连接器，可通过µIO - Stick连接到安装有英飞凌Toolbox软件的PC或笔记本电脑；还可直接堆叠在Arduino UNO控制器板上。
• 控制方式：支持PWM操作，由Arduino UNO板控制；具备反向极性保护（通过IC0，PMOS晶体管）。

三、硬件描述

3.1 不同版本差异

Rev.	板名	组件	布局
1.2	DC - Shield_BTN9970LV	1x BTN9970LV, 1x BTN9990LV, R4/R7(Rs)=2kΩ, C9/C10 (Cg)=1nF	-
2.0	DC - Shield_BTN9960LV	2x BTN9960LV, R4/R7(Rs)=1.8kΩ, C9/C10(Cg)=220 pF	移动IC1/IC2的位置，使IC周围有更多铜面积；加厚偏置线以增加铜含量

3.2 电路板概述与连接器

文档中的图4展示了电机控制盾牌及其连接器，适用于DC - Shield_BTN9970LV和DC - Shield_BTN9960LV两个版本。

3.3 BTN99xx引脚分配、定义和功能

引脚	符号	I/O	功能
1,2	GND	-	接地
3	IN	-	输入，定义高侧或低侧开关是否激活，该引脚连接有内部下拉电阻
4	INH	-	禁止，设置为低电平时设备进入三态，该引脚连接有内部下拉电阻
5	IS	0	电流感应、温度感应、压摆率水平和诊断
6,7	VS	-	电源
8(EP)	OUT	0	桥的功率输出

需要注意的是，所有终端引脚必须在PCB上连接在一起，且PCB走线必须能够承受最大电流。

四、使用入门

操作这些电路板有两种方式：

4.1 Arduino Uno控制器板或兼容板

英飞凌提供了BTN99xxLV设备驱动程序，可在设备网页上找到，它提供了一个简单的API来配置设备。同时，在网页上也能找到与Arduino Uno板配合使用的示例代码。

4.2 MOTIX™单半桥IC的配置向导

这是一个运行在PC或笔记本电脑上的软件工具，提供GUI来控制电路板上的BTN99xxLV。要使用该工具，需要一个µIO - Stick将电路板连接到PC或笔记本电脑的USB端口。更多信息和下载可在设备网页上获取。

五、电路板设计

5.1 原理图

文档中给出了DC - Shield_BTN9970LV（包含BTN9970LV和BTN9990LV）和DC - Shield_BTN9960LV（包含2个BTN9960LV）的原理图。

5.2 布局

电路板采用4层设计，材料为FR4，尺寸为53 mm x 70 mm，厚度为1.6 mm，层叠结构为70/35/35/70 mm。文档中还提供了不同版本的各层布局图。

5.3 物料清单（BOM）

详细列出了DC - Shield_BTN9970LV和DC - Shield_BTN9960LV电路板的主要部件清单，包括电容、电阻、二极管、IC等的参数、封装、供应商等信息。

六、安全注意事项与警告

在使用这些评估板时，一定要注意以下安全事项：

• 测试期间，评估板或参考板的散热器和设备表面可能会变热，处理时需采取必要的预防措施，否则可能会造成伤害。
• 只有熟悉驱动器、电力电子设备和相关机械的人员才能规划、安装、调试和维护系统，否则可能导致人身伤害和/或设备损坏。
• 评估板或参考板包含对静电放电（ESD）敏感的部件和组件，安装、测试、维修或修理时需要采取静电控制措施，否则可能导致组件损坏。
• 驱动器应用或安装不当可能导致组件损坏或产品寿命缩短，布线或应用错误（如电机尺寸过小、交流电源供应不正确或不足、环境温度过高）可能导致系统故障。

此外，由于技术要求，产品可能含有危险物质，如需了解相关信息，请联系最近的英飞凌技术办公室。并且，未经英飞凌技术公司授权代表签署的书面文件明确批准，英飞凌技术公司的产品不得用于产品故障或使用后果可能导致人身伤害的任何应用中。

总之，BTN9960/BTN9970/BTN9990电机控制盾牌为电子工程师在电机控制设计评估阶段提供了一个便捷的工具。但在使用过程中，我们要充分了解其特性、功能、安全注意事项等，以确保设计的顺利进行和使用的安全性。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。