Texas Instruments MCF8315A FET BLDC驅(qū)動(dòng)器是一款單片、無(wú)代碼、無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制 (FOC) 控制三相BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，具有無(wú)代碼FOC功能。該無(wú)刷直流 (BLDC) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)需要高達(dá)4A峰值電流的速度控制12V至24V無(wú)刷直流電機(jī) (BLDC) 或永磁同步電機(jī) (PMSM)。MCF8315A驅(qū)動(dòng)器集成了三個(gè)?橋，具有40V絕對(duì)最大電壓和240mΩ低R DS(ON) 。該驅(qū)動(dòng)器具有內(nèi)置電源管理電路，包括可用于為外部電路供電的電壓可調(diào)降壓穩(wěn)壓器和LDO。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments MCF8315A FET BLDC驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

MCT8315A驅(qū)動(dòng)器具有3%速度環(huán)路精度（內(nèi)部時(shí)鐘）和1%精度（外部時(shí)鐘基準(zhǔn)）。該驅(qū)動(dòng)器支持高達(dá)75kHz PWM頻率，支持低電感電機(jī)。集成的保護(hù)特性包括電源欠壓閉鎖 (UVLO)、電源過(guò)壓保護(hù) (OVP)、電機(jī)鎖定檢測(cè)、過(guò)流保護(hù) (OCP)、過(guò)熱警告和關(guān)斷。典型應(yīng)用包括空氣凈化器和加濕器風(fēng)扇、BLDC電機(jī)模塊、洗衣機(jī)和洗碗機(jī)以及CPAP機(jī)。

特性

• 集成無(wú)傳感器電機(jī)控制算法的三相BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)器
  • 無(wú)代碼磁場(chǎng)定向控制 (FOC)
  • 模擬、PWM和基于頻率的速度輸入模式：
    • 僅在MCF8315A配置為待機(jī)器件 (DEV_MODE=0b) 時(shí)可用
  • 基于I^2^C的速度輸入模式：
    • 提供睡眠 (DEV_MODE=1b) 和待機(jī) (DEV_MODE=0b) 兩種器件可供選擇。
  • 離線電機(jī)參數(shù)測(cè)量，采用電機(jī)參數(shù)提取工具 (MPET)
  • 5點(diǎn)可配置速度配置文件支持
  • 通過(guò)正向重新同步和反向驅(qū)動(dòng)支持風(fēng)車(chē)
  • 防電壓浪涌 (AVS) 保護(hù)
  • 通過(guò)自動(dòng)死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償提高聲學(xué)性能
• 支持高達(dá)75kHz PWM頻率，支持低電感電機(jī)
• 無(wú)需外部電流檢測(cè)電阻器，采用內(nèi)置電流檢測(cè)
• 內(nèi)置3.3V、20mA LDO穩(wěn)壓器
• 內(nèi)置3.3V/5V、170mA降壓穩(wěn)壓器
• 專(zhuān)用DRVOFF引腳，禁用 (Hi-Z) 輸出
• 擴(kuò)頻和轉(zhuǎn)換率，用于降低EMI
• 整套集成保護(hù)特性：
  • 電源欠壓閉鎖 (UVLO)
  • 電源過(guò)壓保護(hù) (OVP)
  • 電機(jī)鎖定檢測(cè)（5種不同類(lèi)型）
  • 過(guò)流保護(hù) (OCP)
  • 過(guò)熱警告和關(guān)斷 (OTW/TSD)
  • 故障狀態(tài)指示引腳 (nFAULT)
  • 通過(guò)I^2^C接口可選故障診斷

框圖

簡(jiǎn)化示意圖

德州儀器MCF8315A無(wú)傳感器FOC集成FET BLDC驅(qū)動(dòng)器技術(shù)解析

一、產(chǎn)品概述

德州儀器(TI)的MCF8315A是一款高度集成的三相無(wú)刷直流(BLDC)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，采用創(chuàng)新的無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制(FOC)算法。這款單芯片解決方案專(zhuān)為需要速度控制的12-24V BLDC或永磁同步電機(jī)(PMSM)設(shè)計(jì)，峰值電流可達(dá)4A。該器件集成了三個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)和功率MOSFET，總導(dǎo)通電阻僅240mΩ(典型值)，支持4.5-35V工作電壓范圍(絕對(duì)最大值40V)。

MCF8315A的主要特點(diǎn)包括：

• ?無(wú)代碼FOC控制?：無(wú)需外部MCU編程，通過(guò)寄存器配置即可實(shí)現(xiàn)高性能電機(jī)控制
• ?多種速度輸入模式?：支持PWM、模擬電壓、頻率輸入和I2C命令控制
• ?集成電源管理?：內(nèi)置可調(diào)降壓穩(wěn)壓器(3.3V/5V, 170mA)和LDO(3.3V, 20mA)
• ?全面保護(hù)功能?：包括欠壓鎖定、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、電機(jī)堵轉(zhuǎn)檢測(cè)和熱關(guān)斷等
• ?低功耗設(shè)計(jì)?：睡眠模式下電流僅5μA(最大值)

二、關(guān)鍵技術(shù)與功能解析

1. 無(wú)傳感器FOC控制架構(gòu)

MCF8315A采用先進(jìn)的?無(wú)傳感器FOC算法?，通過(guò)測(cè)量電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)(BEMF)來(lái)估算轉(zhuǎn)子位置，無(wú)需霍爾傳感器。其控制架構(gòu)包含：

• ? 初始速度檢測(cè)(ISD) ?：?jiǎn)?dòng)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)電機(jī)狀態(tài)(靜止、正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn))
• ?電機(jī)啟動(dòng)策略?：提供對(duì)齊啟動(dòng)、雙對(duì)齊啟動(dòng)、初始位置檢測(cè)(IPD)和慢速首周期啟動(dòng)四種模式
• ?開(kāi)環(huán)到閉環(huán)平滑過(guò)渡?：可配置的切換閾值和電流斜坡控制
• ?動(dòng)態(tài)電流調(diào)節(jié)?：支持動(dòng)態(tài)CSA增益優(yōu)化，提高全電流范圍內(nèi)的分辨率

2. 集成功率級(jí)設(shè)計(jì)

MCF8315A集成了三個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)半橋包含：

• ?高邊和低邊MOSFET?：總RDS(ON)僅240mΩ(典型值)
• ?可調(diào)柵極驅(qū)動(dòng)斜率?：25V/μs至200V/μs可選，優(yōu)化EMI性能
• ?死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償?：專(zhuān)利技術(shù)減少電流波形失真，改善聲學(xué)噪聲
• ?主動(dòng)制動(dòng)功能?：快速減速時(shí)防止母線電壓驟升

3. 靈活的速度控制接口

器件支持多種速度控制方式：

• ?PWM輸入?：0.01-100kHz頻率范圍，占空比對(duì)應(yīng)速度指令
• ?模擬電壓輸入?：0-3V對(duì)應(yīng)0-100%速度
• ?頻率輸入?：3-32767Hz方波信號(hào)控制
• ?I2C數(shù)字控制?：直接寫(xiě)入速度值，精度達(dá)1%

4. 電機(jī)參數(shù)自動(dòng)測(cè)量(MPET)

MCF8315A集成了?電機(jī)參數(shù)提取工具?，可自動(dòng)測(cè)量：

• 電機(jī)繞組電阻和電感
• 反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)
• 機(jī)械負(fù)載慣性和摩擦系數(shù)
  這些參數(shù)用于優(yōu)化控制算法，適應(yīng)不同電機(jī)特性。

三、應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 典型應(yīng)用電路

典型應(yīng)用包括：

1. ?功率級(jí)連接?：OUTA/B/C連接電機(jī)三相，VM接12-24V電源
2. ?電荷泵配置?：需外接1μF(CP)和47nF(CFLY)電容
3. ?Buck穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)?：可選擇電感(47μH或22μH)或電阻(22Ω)模式
4. ?速度信號(hào)接口?：根據(jù)SPEED_MODE配置選擇對(duì)應(yīng)輸入電路

2. 保護(hù)功能配置

關(guān)鍵保護(hù)功能配置建議：

• ? 過(guò)流保護(hù)(OCP) ?：可設(shè)置5.5A-18A閾值，支持鎖存或自動(dòng)重試模式
• ?電機(jī)堵轉(zhuǎn)檢測(cè)?：提供異常速度、異常BEMF和無(wú)電機(jī)三種檢測(cè)機(jī)制
• ?熱管理?：145°C警告和175°C關(guān)斷(可配置遲滯)
• ?電壓保護(hù)?：4.3V欠壓鎖定和34V過(guò)壓保護(hù)(閾值可調(diào))

3. 性能優(yōu)化技巧

1. ?PWM頻率選擇?：低電感電機(jī)建議使用較高PWM頻率(如75kHz)
2. ?速度環(huán)調(diào)節(jié)?：利用MPET自動(dòng)測(cè)量參數(shù)，然后微調(diào)PI系數(shù)
3. ?動(dòng)態(tài)制動(dòng)配置?：根據(jù)機(jī)械負(fù)載特性設(shè)置制動(dòng)電流和持續(xù)時(shí)間
4. ?EMI優(yōu)化?：?jiǎn)⒂脭U(kuò)頻調(diào)制和調(diào)整柵極驅(qū)動(dòng)斜率

四、應(yīng)用領(lǐng)域

MCF8315A非常適合以下應(yīng)用：

• ?家用電器?：空氣凈化器、加濕器風(fēng)扇、洗碗機(jī)泵
• ?工業(yè)設(shè)備?：鼓風(fēng)機(jī)、泵、小型傳送帶
• ?汽車(chē)電子?：散熱風(fēng)扇、電動(dòng)泵
• ?醫(yī)療設(shè)備?：CPAP機(jī)器、醫(yī)療泵