Infineon车窗升降器参考设计指南解读

在汽车电子领域，车窗升降器的设计是一个关键部分。今天我们就来详细探讨英飞凌（Infineon）推出的这款车窗升降器参考设计，看看它有哪些独特之处和技术亮点。

文件下载：Infineon Technologies REF_WINLIFT_TLE9855参考设计.pdf

一、设计概述

英飞凌的这份参考设计指南描述了用于车窗升降器的电子控制单元（ECU）。它采用了 MOTIX™ 系列的 H - Bridge MOSFET 驱动 IC TLE9855QX 作为直流电机控制器，并结合了霍尔效应传感器 TLE4966G。与标准车窗升降器使用继电器不同，该设计采用了四个 S308 封装的 MOSFET 来驱动直流电机。在 12V 电池电压下，它能够驱动高达 200W 的负载。同时，该设计还依据 CISPR25 标准对电磁兼容性（EMC）性能进行了测试。

二、关键组件

2.1 OptiMOS™ - 5 S308 MOSFET

S308 封装尺寸仅为 3.3x3.3 mm²，却能提供 40A 的高电流能力。与英飞凌领先的 OptiMOS™ - 5 40V 功率 MOS 技术相结合，相比传统的 DPAK 封装，体积减少了约 90%。这使得 H - Bridge 应用的 PCB 布局得以小型化，同时还具备英飞凌知名的汽车级封装的稳健品质。以下是不同型号的相关参数：	Package	Silicon Technology	Product	Max Ros(on) [mΩ]	ID [A]	QG [nC]
S308 (TSDSON - 8)	OptiMOS™ - 5	IPZ40N04S5 - 8R4	8.4	40	10.3
		IPZ40N04S5L - 7R4	7.4	40	13
		IPZ40N04S5 - 5R4	5.4	40	17
		IPZ40N04S5L - 4R8	4.8	40	22
		IPZ40N04S5 - 3R1	3.1	40	31
		IPZ40N04S5L - 2R8	2.8	40	39

2.2 H - Bridge 驱动 IC TLE985x

MOTIX™ TLE985x 系列是一款紧凑且经济高效的 12V 电机控制片上系统（SoC），主要针对汽车应用，如车窗升降、天窗、车门升降和水泵等。它集成了 32 位 Arm® Cortex® - M0 内核以及经过市场验证的外设，包括两个支持 LIN 的全双工串行接口（UART）和两个片上温度及电池电压测量单元。其桥驱动实现了自适应控制算法，能够补偿系统中 MOSFET 参数的差异。该算法会根据定时测量自动调整栅极电流设置，从而降低 EMC（通过缓慢的转换速率）和功耗（通过缩短死区时间）。不同型号的具体参数如下：	Grade	Product	Flash [kB]	RAM [kB]	Frequency [MHz]	Operational Amplifier	Tjmax [°C]
Grade - 1	TLE9852QX	48	4	40	NO	150
	TLE9853QX	48	4	40	YES	150
	TLE9854QX	64	4	40	YES	150
	TLE9855QX	96	4	40	YES	150
Grade - 0	TLE9854QXW	64	4	40	YES	175

2.3 霍尔效应传感器 TLE4966G

TLE4966G 是一款专为汽车领域高精度应用设计的集成双霍尔效应传感器。通过片上的有源补偿电路和斩波技术，实现了精确的磁开关点和高温度稳定性。它能为每个磁极对在 Q2 提供速度信号，并在 Q1 提供方向信息，且方向信息在速度信号之前可用。

三、系统参数

3.1 设计规格

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	注释
系统参数
输入电压	VIN	- 0.3	12	40	V	P_1.1.1 (TLE9855QX)
功能输入电压	VIN	7	12	18	V	根据车窗升降要求
峰值输入电流	IIN			15	A	峰值电流 (<10 s)
标称输入电流	IIN	10	15		A	设计指定值
LIN 接口电压	VLIN	- 28	12	40	V	P_1.1.7 (TLE9855QX)
热温度	TA	- 40	25	125	°C	设计指定值
电磁兼容性	传导发射			Class 5		CISPR25, 150 kHz - 108 MHz
机械规格	PCB 尺寸	60 mm x 48 mm (W x H)（主 PCB） 37 mm x 9 mm (W x H)（传感器连接 PCB）

四、工具链安装

为了让电路板正常运行，需要安装以下软件：

4.1 下载并安装 Keil uVision5

这是 Arm Keil 提供的集成开发环境，包含代码编辑器、编译器和调试器。可以通过观看视频 “Get your motor spinning” 来学习如何使用。

4.2 下载配置向导（Config Wizard）

英飞凌免费提供的 Config Wizard 用于配置嵌入式电源 IC 的外设。可以通过英飞凌开发者中心进行安装。

4.3 下载并安装 Segger J - Link 驱动

SEGGER J - Link 是广泛使用的 “板载” 或 “独立” 调试器驱动。

4.4 通过 uVision5 包安装器下载 SDK

嵌入式电源软件开发工具包（SDK）是一个低级驱动库，可以在 Keil uVision 中通过 “Pack Installer” 进行下载。

五、配置过程

在 µVision5 中打开电机驱动代码项目，依次点击 “Tools” 和 “Config Wizard”，即可设置 TLE985x 外设的参数。由于嵌入式电源 IC 采用电流源栅极驱动方案，开关速度不是由栅极电阻控制，而是由 BDRV 选项卡中的 “Gate Charge/Discharge” 参数控制。

六、总结与思考

英飞凌的这款车窗升降器参考设计在性能、尺寸和成本等方面都有不错的表现。它采用了先进的组件和技术，实现了高效的电机控制和良好的 EMC 性能。对于电子工程师来说，在实际应用中，需要根据具体的项目需求，进一步评估这些组件的适用性和性能。同时，在工具链安装和配置过程中，也需要注意各个步骤的细节，确保系统能够稳定运行。你在类似的设计中遇到过哪些问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。

如果你想了解更多关于这些组件和设计的详细信息，可以参考以下文档： [1] TLE9855QX 数据手册，英飞凌科技股份公司，https://www.infineon.com/dgdl/Infineon - TLE9855QX - DS - DataSheet - v01_00EN.pdf?fileId = 5546d462689a790c0169104901f03e18 [2] IPZ40N04S5 - 3R1 产品网页，英飞凌科技股份公司，https://www.infineon.com/cms/de/product/power/mosfet/automotive - mosfet/ipz40n04s5 - 3r1/ [3] TLE4966G 产品网页，英飞凌科技股份公司，https://www.infineon.com/cms/en/product/sensor/magnetic - sensors/magnetic - positionsensors/magnetic - switches/tle4966g/?redirId = 190241

希望这篇文章能对你的电子设计工作有所帮助！