Texas Instruments MCF8315A FET BLDC 驅(qū)動器是一款單片、無代碼、無傳感器磁場定向控制 (FOC) 控制三相BLDC電機(jī)驅(qū)動器，具有無代碼FOC功能。該無刷直流 (BLDC) 電機(jī)驅(qū)動器設(shè)計(jì)用于驅(qū)動需要高達(dá)4A峰值電流的速度控制12V至24V無刷直流電機(jī) (BLDC) 或永磁同步電機(jī) (PMSM)。MCF8315A驅(qū)動器集成了三個(gè)?橋，具有40V絕對最大電壓和240mΩ低R ~~DS(ON)~~ 。該驅(qū)動器具有內(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：*附件：Texas Instruments MCF8315A FET BLDC驅(qū)動器數(shù)據(jù)手冊.pdf

MCT8315A驅(qū)動器具有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)、電源過壓保護(hù) (OVP)、電機(jī)鎖定檢測、過流保護(hù) (OCP)、過熱警告和關(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

集成無傳感器電機(jī)控制算法的三相BLDC電機(jī)驅(qū)動器
- 無代碼磁場定向控制 (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
- 通過正向重新同步和反向驅(qū)動支持風(fēng)車
- 防電壓浪涌 (AVS) 保護(hù)
- 通過自動死區(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)
無需外部電流檢測電阻器，采用內(nèi)置電流檢測
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)
- 電源過壓保護(hù) (OVP)
- 電機(jī)鎖定檢測（5種不同類型）
- 過流保護(hù) (OCP)
- 過熱警告和關(guān)斷 (OTW/TSD)
- 故障狀態(tài)指示引腳 (nFAULT)
- 通過I^2^C接口可選故障診斷

框圖

簡化示意圖

德州儀器MCF8315A無傳感器FOC集成FET BLDC驅(qū)動器技術(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刷直流(BLDC)電機(jī)驅(qū)動器，采用創(chuàng)新的無傳感器磁場定向控制(FOC)算法。這款單芯片解決方案專為需要速度控制的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(絕對最大值40V)。

MCF8315A的主要特點(diǎn)包括：

?無代碼FOC控制?：無需外部MCU 編程，通過寄存器配置即可實(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、過壓保護(hù)、過流保護(hù)、電機(jī)堵轉(zhuǎn)檢測和熱關(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. 無傳感器FOC控制架構(gòu)

MCF8315A采用先進(jìn)的?無傳感器FOC算法?，通過測量電機(jī)反電動勢(BEMF)來估算轉(zhuǎn)子位置，無需霍爾傳感器。其控制架構(gòu)包含：

? 初始速度檢測(ISD) ?：啟動時(shí)自動檢測電機(jī)狀態(tài)(靜止、正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn))
?電機(jī)啟動策略?：提供對齊啟動、雙對齊啟動、初始位置檢測(IPD)和慢速首周期啟動四種模式
?開環(huán)到閉環(huán)平滑過渡?：可配置的切換閾值和電流斜坡控制
?動態(tài)電流調(diào)節(jié)?：支持動態(tài)CSA增益優(yōu)化，提高全電流范圍內(nèi)的分辨率

2. 集成功率級設(shè)計(jì)

MCF8315A集成了三個(gè)半橋驅(qū)動器，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?：專利技術(shù)減少電流波形失真，改善聲學(xué)噪聲
?主動制動功能?：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，占空比對應(yīng)速度指令
?模擬電壓輸入?：0-3V對應(yīng)0-100%速度
?頻率輸入?：3-32767Hz方波信號控制
?I2C數(shù)字控制?：直接寫入速度值，精度達(dá)1%

4. 電機(jī)參數(shù)自動測量(MPET)

MCF8315A集成了?電機(jī)參數(shù)提取工具?，可自動測量：

電機(jī)繞組電阻和電感
反電動勢常數(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：

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

? 過流保護(hù)(OCP) ?：可設(shè)置5.5A-18A閾值，支持鎖存或自動重試模式
?電機(jī)堵轉(zhuǎn)檢測?：提供異常速度、異常BEMF和無電機(jī)三種檢測機(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過壓保護(hù)(閾值可調(diào))

3. 性能優(yōu)化技巧

?PWM頻率選擇?：低電感電機(jī)建議使用較高PWM頻率(如75kHz)
?速度環(huán)調(diào)節(jié)?：利用MPET自動測量參數(shù)，然后微調(diào)PI系數(shù)
?動態(tài)制動配置?：根據(jù)機(jī)械負(fù)載特性設(shè)置制動電流和持續(xù)時(shí)間
?EMI優(yōu)化?：啟用擴(kuò)頻調(diào)制和調(diào)整柵極驅(qū)動斜率

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
?汽車電子?：散熱風(fēng)扇、電動泵
?醫(yī)療設(shè)備?：CPAP機(jī)器、醫(yī)療泵

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