探索Arduino Shield Power PROFET™ + 12V：强大的高侧开关评估板

在电子设计领域，高侧开关的应用十分广泛，而Infineon Technologies的Arduino Shield Power PROFET™ + 12V评估板为我们提供了一个便捷的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款评估板。

文件下载：Infineon Technologies BOARDBTS500051LUATOBO1评估板.pdf

一、评估板概述

1. 基本信息

Arduino Shield Power PROFET™ + 12V评估板即BTS500xx - 1LUA Arduino shield，它是一款灵活的评估板，主要用于驱动负载。该评估板兼容性很强，能与Infineon的XMC1100 Boot Kit、Arduino UNO、Arduino DUE以及所有符合Arduino外形尺寸的其他板卡配合使用。其控制方式也较为多样，可以通过微控制器的通用逻辑IO端口进行控制，也能使用波形发生器产生的PWM信号来控制。

2. 电路设计与功能评估

这块评估板采用了典型电路来控制一个BTS50005 - 1LUA和一个BTS50010 - 1LUA。它能让我们快速评估一些重要功能，比如模拟电流反馈以及各种保护功能，像“过温关断”和“过流关断”等。不过要注意，使用前一定要参考数据手册了解详细功能和参数值，用户指南不能替代数据手册，在开启任何电源之前，必须清楚其局限性。

二、评估板的使用准备

1. 评估板概览

从图1可以看到评估板的具体情况。用户可以通过在BAT、OUT1和OUT2上添加电源连接器来驱动负载，两个器件的所有引脚都可以通过测试点访问。如果不想使用微控制器，还能将两个器件的输入连接到低频发生器，然后用示波器进行测量。此外，该演示板还能通过接头轻松连接到任何Arduino UNO板或具有Arduino UNO外形尺寸的英飞凌板。

2. 典型连接方式

• 连接Arduino UNO板：如图2所示，评估板连接到Arduino UNO板，这种引脚连接方式适用于所有使用Arduino引脚排列的微控制器。
• 连接波形发生器：如图3所示，评估板连接到波形发生器，驱动IN和DEN引脚。

3. 关键特性

• 负载电流提供能力：演示板能够在V_OUT和BAT之间提供连续负载电流（12V - 50A）。
• LED指示功能：当逻辑电源电压连接并开启时，绿色LED会亮起；只有当所涉及的设备被锁存时，红色LED才会亮起。
• 参数测量功能：可以通过测试点外部测量输出电压、电池电压、输入和DEN逻辑以及输出电流感测IS电压，也能通过Arduino盾牌和GitHub库进行监控。
• 温度测量功能：板上装有NTC，可以测量板的温度。

三、评估板的驱动方法

1. 不连接Arduino板

在不连接任何Arduino板的情况下，用户可以连接波形发生器手动驱动评估板。要开启设备，需要驱动IN引脚；要启用诊断功能，则需要驱动DEN引脚。

2. 使用微控制器

用户可以连接任何符合Arduino UNO外形尺寸的微控制器。可以根据第3章提供的评估板原理图和引脚排列来编写和实现微控制器的源代码。

3. 使用GitHub库

使用Arduino Shield Power PROFET™ + 12V GitHub库也是一种方便的驱动方式，具体步骤如下：

1. 打开Arduino IDE。
2. 选择“Manage library”，搜索“High - Side - Switch”并安装。
3. 在“High - Side - Switch”库中选择一个示例。对于Power PROFET™ + 12V，有三个示例，分别是关于单通道切换、双通道切换以及分别切换两个通道并测量可用参数（如电池电压、温度和两个通道的电流感测电压）。

GitHub库提供了许多功能，以下是一些公共函数及其参数说明：

• *Bts500xxShield(Hss sw1, Hss sw2, ADCPAL vs, ADCPAL vOut, ADCPAL temp, BtxVariants_t btxVariant1, BtxVariants_t btxVariant2)**：Power PROFET™ +12V BTS500xx盾牌构造函数。
• ~Bts500xxShield()：PROFET +12V BTS500xx盾牌的析构函数。
• virtual Error_t init()：初始化高侧开关板的所有必要对象，返回错误代码以检查是否正确初始化。
• virtual Error_t deinit()：反初始化高侧开关板的所有必要对象，返回错误代码以检查是否正确反初始化。
• virtual Error_t switchHxOn(uint8_t x)：开启选定的高侧开关，x为要开启的开关编号（1 - 2）。
• virtual Error_t switchHxOff(uint8_t x)：关闭选定的高侧开关，x为要关闭的开关编号（1 - 2）。
• virtual DiagStatus_t readDiagx(uint8_t x)：读取所选开关的诊断输出，根据开关状态返回不同状态值。
• virtual float readIsx(uint8_t x)：读取所选开关的所需电流值，x为所需开关的编号（1 - 2）。
• Error_t switchesHxOn(bool h1 = false, bool h2 = false)：开启高侧开关，可以同时开启多个开关，也可以只开启第一个或第二个。
• Error_t switchesHxOff(bool h1 = false, bool h2 = false)：关闭高侧开关，可以同时关闭多个开关，也可以只关闭第一个或第二个。
• float readVs()：读取高侧开关板的电源电压。
• float readVOut()：读取高侧开关1的输出电压。
• float readTemperature()：读取高侧开关板PCB的温度。

四、评估板的连接器说明

1. 电源连接器

名称	类型	描述
BAT	电源供应	12V正电源
GND	接地电源	接地
OUT1	电源输出	输出1
OUT2	电源输出	输出2

2. Arduino连接器

连接器J1

名称	引脚	类型	描述/Arduino引脚名称
	1	未连接
	2	未连接
	3	未连接
Gnd	4	数字接地	接地
	5	未连接
IN1	6	数字输入	U1的IN激活/Digital 12
DEN1	7	数字输入	U1的DEN激活/Digital 11
IN2	8	数字输入	U2的IN激活/Digital 10
DEN23	9	数字输入	U2的DEN激活/Digital9
	10	未连接

连接器J2

名称	引脚	类型	描述
	1	未连接
	2	未连接
	3	未连接
	4	未连接
	5	未连接
	6	未连接
	7	未连接
	8	未连接

连接器J3

名称	引脚	类型	描述
	1	未连接
	2	未连接
	3	未连接
	4	未连接
	5	未连接
Gnd	6	数字接地	接地
Gnd	7	数字接地	接地
	8	未连接

连接器J4

名称	引脚	类型	描述/Arduino引脚名称
IS_adc1	1	模拟输入	电流感测U1的模拟测量/A0
VS_adc	2	模拟输入	Vs电压的模拟测量2/A1
Temp_adc	3	模拟输入	温度的模拟测量/ A2
VOUT_adc	4	模拟输入	输出电压U2的模拟测量/ A3
IS_adc2	5	模拟输入	电流感测U2的模拟测量/A4
	6	未连接

3. 测试点

名称	类型	描述
VIN1	数字输入	U1的IN激活
VIN2	数字输入	U2的IN激活
VDEN1	数字输入	U1的DEN激活
VDEN2	数字输入	U2的DEN激活
VIS1	模拟输出	电流感测U1的模拟测量
VIS2	模拟输出	电流感测U2的模拟测量
VS	模拟输出	VS电压的模拟测量
Out1	模拟电源输出	U1的模拟电源输出
Out2	模拟电源输出	U2的模拟电源输出

4. 原理图

评估板的原理图如图4所示，它为我们了解评估板的内部电路结构提供了重要依据。

五、总结

Arduino Shield Power PROFET™ + 12V评估板为电子工程师在高侧开关的设计和测试方面提供了极大的便利。它的高兼容性、丰富的功能以及详细的使用说明，使得无论是工程师、爱好者还是学生，都能轻松上手进行相关项目的开发。在使用过程中，我们一定要仔细阅读数据手册，遵循相关的注意事项，确保安全、有效地使用该评估板。大家在实际应用中有没有遇到什么问题呢？欢迎在评论区交流分享。