Texas Instruments MCF8329A/MCF8329A-Q1 FOC三相BLDC柵極驅(qū)動(dòng)器為驅(qū)動(dòng)無刷直流電機(jī) (BLDC) 或永磁同步電機(jī) (PMSM) 的應(yīng)用提供單芯片、無代碼傳感器FOC解決方案。MCF8329A/MCF8329A-Q1提供三個(gè)半橋柵極驅(qū)動(dòng)器。每個(gè)都能驅(qū)動(dòng)高側(cè)和低側(cè)N溝道功率MOSFET。該器件使用自舉電路，通過內(nèi)部電荷泵生成正確的柵極驅(qū)動(dòng)電壓。此功能增強(qiáng)了高側(cè)MOSFET。包含一個(gè)涓流電荷泵，以支持100%占空比。MCF8329A/MCF8329A-Q1支持4.5V至60V寬輸入電源范圍，可由單電源供電。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：

*附件：MCF8329A數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

*附件：MCF8329A-Q1數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

算法配置可存儲(chǔ)在非易失性EEPROM中，配置完畢后器件即可獨(dú)立運(yùn)行。使用支持單個(gè)外部分流電阻器的集成電流檢測(cè)放大器來檢測(cè)電機(jī)電流。Texas Instruments MCF8329A集成了許多保護(hù)特性，可保護(hù)器件、系統(tǒng)和電機(jī)免受故障事件的影響。

特性

• 符合汽車應(yīng)用類AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)，溫度等級(jí)1，-40 °C ≤ TA ≤ 125 °C (MCF8329A-Q1)
• 具有集成無傳感器電機(jī)控制算法的三相BLDC柵極驅(qū)動(dòng)器
  • 無代碼單分流磁場(chǎng)定向控制
  • 支持高達(dá)1.8 kHz（電氣頻率）
  • 支持弱磁控制
  • 支持正向和逆向風(fēng)車
  • 模擬、PWM、頻率或基于I^2^C的控制輸入
  • 可配置電機(jī)啟動(dòng)和停止選項(xiàng)
  • 可選閉環(huán)速度或功率或電流控制或調(diào)制指數(shù)控制
  • 支持5點(diǎn)可配置參考配置文件
  • 抗電壓浪涌防止過壓
  • 通過自動(dòng)死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償提高聲學(xué)性能
  • 支持每安培最大扭矩 (MTPA)
  • 離線電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)測(cè)量
  • 通過數(shù)模輸出進(jìn)行可變監(jiān)控
• 65V三相柵極驅(qū)動(dòng)器
  • 驅(qū)動(dòng)三個(gè)高側(cè)和三個(gè)低側(cè)N溝道MOSFET，工作電壓范圍為4.5V至60V
  • 支持100%脈寬調(diào)制 (PWM) 占空比
  • 基于自舉的柵極驅(qū)動(dòng)器架構(gòu)
  • 1A/2A最大峰值拉電流/灌電流
• 集成電流檢測(cè)放大器
  • 可調(diào)增益：5V/V、10V/V、20V/V、40V/V
• 低功耗睡眠模式
  • 5μA（最大值，VPVDD = 24V，TA = 25°C）
• 速度環(huán)路精度：<3%（內(nèi)部時(shí)鐘）
• 可配置非易失性存儲(chǔ)器（EEPROM），用于存儲(chǔ)設(shè)備配置
• 支持高達(dá)75 kHz PWM頻率，支持低電感電機(jī)
• 精確的LDO (AVDD) 3.3V±3%、50mA支持AVDD連接到VREG
• 獨(dú)立驅(qū)動(dòng)器關(guān)斷路徑 (DRVOFF)
• 用于緩解EMI的擴(kuò)頻
• 整套集成保護(hù)特性
  • 電源欠壓閉鎖 (UVLO)
  • 電機(jī)鎖定檢測(cè)（3種不同類型）
  • 過流保護(hù)（OCP）
  • 熱關(guān)斷 (TSD)
  • 故障狀態(tài)指示引腳 (nFAULT)
  • 可選的故障診斷（經(jīng)I^2^C接口）

簡(jiǎn)化原理圖

MCF8329A無傳感器FOC三相BLDC門極驅(qū)動(dòng)器技術(shù)解析

概述

德州儀器(TI)的MCF8329A是一款高度集成的無傳感器磁場(chǎng)定向控制(FOC)三相BLDC門極驅(qū)動(dòng)器，專為驅(qū)動(dòng)高速無刷直流電機(jī)(BLDC)或永磁同步電機(jī)(PMSM)而設(shè)計(jì)。該器件采用單芯片、免編碼的FOC解決方案，適用于各種電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。

主要特性

1. ?集成FOC算法?：
   • 免編碼單分流FOC控制
   • 支持高達(dá)1.8kHz的電氣頻率
   • 支持弱磁控制
   • 正反向風(fēng)車啟動(dòng)支持
   • 多種控制輸入方式：模擬、PWM、頻率或I2C
2. ?門極驅(qū)動(dòng)器?：
   • 65V三相門極驅(qū)動(dòng)器
   • 驅(qū)動(dòng)3個(gè)高邊和3個(gè)低邊N溝道MOSFET
   • 工作電壓范圍4.5-60V
   • 支持100% PWM占空比
3. ?保護(hù)特性?：
   • 電源欠壓鎖定(UVLO)
   • 電機(jī)鎖檢測(cè)(3種類型)
   • 過流保護(hù)(OCP)
   • 熱關(guān)斷(TSD)
   • 故障指示引腳(nFAULT)

應(yīng)用領(lǐng)域

MCF8329A非常適合以下應(yīng)用場(chǎng)景：

• 無刷直流電機(jī)模塊
• 無線吸塵器
• 洗衣機(jī)和水泵
• 家電風(fēng)扇和泵
• 無線園藝和電動(dòng)工具

功能詳解

1. 控制架構(gòu)

MCF8329A采用先進(jìn)的FOC控制算法，無需外部編碼器即可實(shí)現(xiàn)精確的電機(jī)控制。其主要控制特點(diǎn)包括：

?參考輸入處理?：

• 支持四種控制模式：速度控制、功率控制、電流控制和調(diào)制指數(shù)(電壓)控制
• 輸入?yún)⒖?a target="_blank">信號(hào)可通過PWM、頻率、模擬電壓或I2C命令配置

?閉環(huán)控制?：

• 集成速度/功率PI控制器
• 獨(dú)立的Id和Iq電流PI控制器
• 支持最大轉(zhuǎn)矩每安培(MTPA)控制
• 弱磁控制功能

2. 電機(jī)啟動(dòng)流程

MCF8329A提供靈活的電機(jī)啟動(dòng)選項(xiàng)：

?啟動(dòng)方法?：

• 對(duì)齊啟動(dòng)(Align)
• 雙對(duì)齊啟動(dòng)(Double Align)
• 初始位置檢測(cè)(IPD)
• 慢速第一周期啟動(dòng)(Slow First Cycle)

?啟動(dòng)狀態(tài)處理?：

• 電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)
• 電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)狀態(tài)
• 電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)狀態(tài)

3. 保護(hù)機(jī)制

MCF8329A集成了全面的保護(hù)功能：

?電壓保護(hù)?：

• PVDD欠壓鎖定(4.3-4.5V)
• GVDD欠壓保護(hù)(7.3-7.8V)
• 自舉電容欠壓保護(hù)(3.9-5V)

?電流保護(hù)?：

• VDS過流保護(hù)(可配置閾值)
• 分流電阻過流保護(hù)(固定0.5V閾值)
• 硬件鎖檢測(cè)電流限制
• ADC鎖檢測(cè)電流限制

?熱保護(hù)?：

• 熱關(guān)斷(典型160-170°C)
• 熱滯后(16-20°C)

設(shè)計(jì)考慮

1. 外部元件選擇

MCF8329A需要配置適當(dāng)?shù)耐獠吭?/p>

?關(guān)鍵電容?：

• PVDD旁路電容：0.1μF和≥10μF
• 自舉電容：1μF, 25V
• GVDD電容：≥10μF, 30V
• 電荷泵電容：470nF

?電阻配置?：

• nFAULT和FG引腳上拉電阻：5.1kΩ
• BRAKE和DIR引腳下拉電阻：可選10kΩ

2. 布局建議

• 保持功率回路盡可能短
• 使用星形接地點(diǎn)連接所有接地
• 確保足夠的散熱設(shè)計(jì)
• 隔離模擬和數(shù)字地

開發(fā)支持

MCF8329A提供豐富的調(diào)試和監(jiān)控功能：

?監(jiān)控輸出?：

• 12位DAC輸出，可監(jiān)控算法變量
• 故障指示引腳(nFAULT)
• 速度反饋引腳(FG)

?配置接口?：

• I2C接口用于寄存器配置
• 非易失性EEPROM存儲(chǔ)配置