探索DRV10866：高效3相無傳感器BLDC電機驅(qū)動方案

作為電子工程師，在電機驅(qū)動領(lǐng)域不斷尋找高效、可靠且集成度高的解決方案是我們的日常工作。今天，就來深入探討德州儀器（TI）推出的一款明星產(chǎn)品——DRV10866 5 - V、3 - 相、無傳感器BLDC電機驅(qū)動器。

文件下載：drv10866.pdf

1. 產(chǎn)品概述

DRV10866專為低噪聲、低外部組件數(shù)量的風扇電機驅(qū)動應(yīng)用而設(shè)計，具有集成的功率MOSFET，驅(qū)動電流峰值可達680 mA。其輸入電壓范圍為1.65 V至5.5 V，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。該驅(qū)動器采用150°無傳感器BEMF控制方案，適用于3相電機，并且具備同步整流PWM操作模式，可提高電機驅(qū)動應(yīng)用的效率。此外，它還提供了多種保護功能，如過流保護、鎖保護、電壓浪涌保護、欠壓鎖定（UVLO）和熱關(guān)斷保護等，確保了電機和設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

2. 關(guān)鍵特性

2.1 電氣性能卓越

• 集成MOSFET：擁有六個集成MOSFET，峰值輸出電流可達680 mA，總驅(qū)動H + L (R_{DSOn }) 為900 mΩ，能有效降低導通損耗。
• 超低靜態(tài)電流：在待機模式下，典型靜態(tài)電流僅為5 μA，有助于降低系統(tǒng)功耗。
• 寬輸入電壓范圍：輸入電壓范圍為1.65 V至5.5 V，可適應(yīng)不同的電源供電。
• PWM輸入靈活：(PWM IN) 輸入頻率范圍為15 kHz至50 kHz，電機驅(qū)動MOSFET以恒定的156 kHz開關(guān)頻率工作，可消除可聽噪聲并降低 (V_{CC}) 輸入電壓和電流的紋波，減少EMI噪聲。

2.2 功能豐富實用

• 頻率發(fā)生器輸出：可通過FGS引腳選擇輸出FG或 (1/2) FG信號，以指示電機速度，且FG引腳為開漏輸出，方便與外部系統(tǒng)連接。
• 鎖保護功能：當電機被外部力阻塞或停止時，鎖保護功能會在檢測到特定條件后觸發(fā)，停止驅(qū)動電機，并在一段時間后嘗試重新啟動，避免電機和設(shè)備過熱或損壞。
• 電壓浪涌保護：在鎖保護和待機模式下，可鉗位 (V_{CC}) 電壓，防止輸入電容過充電，提高設(shè)備的可靠性。
• 過流保護：可通過連接到CS引腳的外部電阻調(diào)節(jié)過流點，無需外部電流檢測電阻，提高了系統(tǒng)效率。在過流時，僅限制電機電流，不關(guān)閉設(shè)備。
• 欠壓鎖定（UVLO）：內(nèi)置UVLO功能塊，當 (V_{CC}) 降至1.65 V時鎖定設(shè)備，升至1.8 V時喚醒。
• 熱關(guān)斷保護：當結(jié)溫超過160°C時，自動關(guān)閉設(shè)備，結(jié)溫降至150°C時恢復(fù)運行。

3. 應(yīng)用領(lǐng)域

DRV10866適用于多種電機驅(qū)動場景，特別是對低噪聲和低組件數(shù)量有要求的應(yīng)用，如筆記本CPU風扇、游戲站CPU風扇和ASIC冷卻風扇等。這些應(yīng)用通常需要高效、可靠的電機驅(qū)動方案，以確保設(shè)備的散熱性能和穩(wěn)定性。

4. 產(chǎn)品引腳及功能

4.1 引腳配置

4.2 功能詳解

每個引腳都有其特定的功能，如COM引腳用于連接電機的公共端子，CS引腳用于設(shè)置過流閾值，F(xiàn)G引腳輸出電機速度信息等。通過合理配置這些引腳，可以實現(xiàn)對電機的精確控制。

5. 設(shè)計與應(yīng)用

5.1 設(shè)計要求

在設(shè)計應(yīng)用電路時，需要考慮以下參數(shù)：

• 電機電壓：推薦范圍為1.6 V至5.5 V。
• (V{CC}) 電容：應(yīng)選擇2.2 μF或更高的陶瓷電容，并盡可能靠近 (V{CC}) 和GND引腳放置，以實現(xiàn)去耦。
• 工作電流：正常負載下額定速度運行時，電流不超過500 mA。
• 絕對最大電流：啟動和電機鎖定時，電流不超過650 mA。

5.2 詳細設(shè)計步驟

設(shè)計過程中，需遵循以下步驟：

• 確保系統(tǒng)滿足推薦的應(yīng)用范圍，包括 (V_{CC}) 電壓范圍和電機運行電流。
• 按照應(yīng)用和電源供應(yīng)建議構(gòu)建原理圖，確保 (V_{CC}) 有足夠的電容，根據(jù)特性描述選擇合適的CS引腳電阻，在FG引腳使用上拉電阻。
• 若電機沒有公共引腳，可按照應(yīng)用信息中的方法創(chuàng)建。
• 根據(jù)布局指南構(gòu)建硬件，確保良好的散熱和電氣性能。
• 使用應(yīng)用電機測試系統(tǒng)，驗證其正常運行。

5.3 布局指南

在PCB布局時，應(yīng)注意以下幾點：

• 采用單層或兩層PCB布局即可，接地銅澆鑄策略對提高散熱性能至關(guān)重要。
• 在散熱墊上使用過孔，將熱量從IC散發(fā)出去。
• 用粗走線連接 (V_{CC})、GND、U、V和W引腳，因為這些引腳會有大電流通過。
• 將2.2 μF電容放置在 (V_{CC}) 和GND之間，并盡可能靠近引腳。
• 連接散熱墊下方的GND，保持散熱墊連接在底部和頂部盡可能大，且應(yīng)為一塊無間隙的銅片。

6. 總結(jié)

DRV10866憑借其卓越的電氣性能、豐富的保護功能和靈活的控制方式，為3相無傳感器BLDC電機驅(qū)動提供了一個高效、可靠的解決方案。無論是在設(shè)計簡單性還是在性能表現(xiàn)上，都能滿足大多數(shù)電機驅(qū)動應(yīng)用的需求。作為電子工程師，在選擇電機驅(qū)動方案時，不妨考慮一下這款產(chǎn)品。你在電機驅(qū)動設(shè)計中遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。