SGM42560/1/2：三相集成FET電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的卓越之選

在電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，高效、可靠且功能豐富的驅(qū)動(dòng)器至關(guān)重要。SG Micro Corp推出的SGM42560/1/2系列三相集成FET電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以其出色的性能和全面的功能，為三相無刷直流（BLDC）電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用提供了理想解決方案。

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產(chǎn)品概述

SGM42560/1/2系列是一款三相半橋驅(qū)動(dòng)器，專為驅(qū)動(dòng)三相無刷直流電機(jī)而設(shè)計(jì)。該系列器件集成了三個(gè)電流感測(cè)放大器（CSA），可用于感測(cè)BLDC電機(jī)的三相電流。不同型號(hào)在控制輸入上有所差異：SGM42560為每個(gè)半橋提供ENx和PWMx控制輸入；SGM42561為每個(gè)半橋提供HSx（高端控制輸入）和LSx（低端控制輸入）；SGM42562則具備霍爾信號(hào)（Hx）接口。內(nèi)部電荷泵可生成所需的高端柵極驅(qū)動(dòng)電壓。此外，該系列器件還具有多種保護(hù)功能，如欠壓鎖定（UVLO）、過流保護(hù)（OCP）和熱關(guān)斷（TSD），nFAULT引腳用于指示故障問題。器件采用綠色TQFN - 3×4 - 24L封裝。

關(guān)鍵特性

高電壓和大電流處理能力

• 寬工作電壓范圍：工作電源電壓范圍為3V至18V，能適應(yīng)多種電源環(huán)境，為不同的應(yīng)用場(chǎng)景提供了靈活性。
• 強(qiáng)大的輸出電流能力：具備2.5A的連續(xù)電流和5A的峰值電流輸出能力，可滿足大多數(shù)三相BLDC電機(jī)的驅(qū)動(dòng)需求。

低導(dǎo)通電阻

在+25℃時(shí)，高側(cè)（HS）和低側(cè)（LS）FET的導(dǎo)通電阻總和為170mΩ，有效降低了功率損耗，提高了驅(qū)動(dòng)器的效率。

多樣化的控制輸入

不同型號(hào)提供了不同的控制輸入方式，可根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇合適的型號(hào)，滿足多樣化的控制要求。

集成低側(cè)電流感測(cè)

集成的低側(cè)電流感測(cè)功能，可用于實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)、外部扭矩控制或與外部控制器配合實(shí)現(xiàn)無刷直流換向。

內(nèi)置LDO穩(wěn)壓器

提供3.3V、50mA的LDO穩(wěn)壓器，可為內(nèi)部邏輯和外部電路（如霍爾效應(yīng)傳感器或微控制器）供電，減少了外部電源的需求，簡化了電路設(shè)計(jì)。

支持100% PWM占空比驅(qū)動(dòng)

能夠支持100%的PWM占空比驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度和扭矩的精確控制。

自動(dòng)同步整流

自動(dòng)同步整流功能可減少體二極管導(dǎo)通損耗，降低器件的功率損耗，提高系統(tǒng)效率。

全面的保護(hù)功能

具備欠壓鎖定（UVLO）、可調(diào)節(jié)閾值的過流保護(hù)（OCP）和熱關(guān)斷（TSD）等保護(hù)功能，有效保護(hù)器件免受異常情況的損害，提高了系統(tǒng)的可靠性。

應(yīng)用領(lǐng)域

該系列驅(qū)動(dòng)器適用于各種三相BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，如工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人、電動(dòng)工具等領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，電機(jī)的高效運(yùn)行和精確控制至關(guān)重要，SGM42560/1/2系列驅(qū)動(dòng)器能夠滿足這些需求，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的動(dòng)力支持。

引腳配置與功能

不同型號(hào)的SGM42560/1/2在引腳配置上有所不同，但都包含了電源引腳、控制引腳、輸出引腳和保護(hù)引腳等。以下是一些關(guān)鍵引腳的功能：

• 電源引腳：VIN為電源輸入引腳，需在VIN和GND之間連接至少一個(gè)0.1μF的陶瓷電容；VIN_LDO為V3P3 LDO的輸入電源引腳，建議直接連接到VIN，并在其與GND之間連接至少一個(gè)0.1μF的陶瓷電容。
• 控制引腳：不同型號(hào)的控制引腳不同，如SGM42560的ENA、PWMA等，用于控制電機(jī)的運(yùn)行；nSLEEP為睡眠模式輸入引腳，低電平有效，可使器件進(jìn)入低功耗睡眠模式。
• 輸出引腳：SA、SB、SC為三相輸出引腳，分別對(duì)應(yīng)電機(jī)的三相；SOA、SOB、SOC為電流感測(cè)輸出引腳，可用于監(jiān)測(cè)各相的電流。
• 保護(hù)引腳：nFAULT為故障指示引腳，當(dāng)發(fā)生故障（如過流、熱關(guān)斷等）時(shí)，該引腳會(huì)拉低。

電氣特性

在典型工作條件下（TJ = +25°C，VIN = 10V，LSS = GND = 0V），該系列驅(qū)動(dòng)器具有以下電氣特性：

• 電源特性：輸入電源電壓范圍為3V至18V；靜態(tài)電流在nSLEEP為高、ENx為低時(shí)為2.8 - 3.6mA，nSLEEP為低時(shí)為45 - 60μA。
• 控制邏輯特性：輸入低閾值為0.4V，輸入高閾值為1.5V；邏輯輸入電流在VIN = 5V時(shí)為 - 20至20μA，VIN = 0V時(shí)為 - 20至20μA；上電延遲為0.8ms；內(nèi)部下拉電阻為500kΩ。
• V3P3穩(wěn)壓器特性：V3P3引腳電壓在輸出電流為0mA至50mA時(shí)為3.30 - 3.65V。
• 保護(hù)電路特性：UVLO閾值在VIN上升時(shí)為2.64 - 2.95V，UVLO遲滯為200mV；OCP閾值在ROCP = 0Ω時(shí)為2.5 - 4.5A，ROCP浮空時(shí)為4.6 - 8.0A；OCP消抖時(shí)間為1μs；熱關(guān)斷閾值在TJ上升時(shí)為170°C，熱關(guān)斷遲滯為30°C。
• 電流感測(cè)特性：電流感測(cè)比率為1/3600 - 1/4400 A/A；電流感測(cè)輸出電流在LS FET電流為1A時(shí)為230 - 270μA， - 1A時(shí)為 - 270至 - 230μA，100mA時(shí)為19 - 31μA， - 100mA時(shí)為 - 31至 - 19μA；電流感測(cè)輸出電壓擺幅在LS FET電流為±0.25A時(shí)為0.05 - 3.7V。
• 輸出特性：HS FET導(dǎo)通電阻在I OUT = 1A時(shí)為40 - 125mΩ，LS FET導(dǎo)通電阻在I OUT = 1A時(shí)為40 - 130mΩ；輸出上升時(shí)間和下降時(shí)間在R LOAD = 50Ω時(shí)為25ns；死區(qū)時(shí)間在R LOAD = 50Ω時(shí)為40ns；PWMx到Sx的延遲時(shí)間上升為70ns，下降為90ns。
• 電荷泵特性：電荷泵輸出電壓為VIN + 3.7V。

典型性能特性

通過一系列的典型性能特性曲線，我們可以直觀地了解該系列驅(qū)動(dòng)器在不同工作條件下的性能表現(xiàn)。例如，在不同占空比下的穩(wěn)態(tài)和功率斜坡上升、下降過程中，驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓、電流等參數(shù)的變化情況；以及UVLO閾值、電流感測(cè)比率、FET導(dǎo)通電阻等參數(shù)隨溫度的變化情況。這些特性曲線為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考依據(jù)。

詳細(xì)功能描述

輸入邏輯

不同型號(hào)的SGM42560/1/2具有不同的輸入邏輯。SGM42560通過ENx和PWMx控制輸出；SGM42561通過HSx和LSx控制輸出；SGM42562的換向邏輯由基于三個(gè)間隔120°的霍爾傳感器輸入的組合邏輯控制，PWM輸入控制電機(jī)速度，DIR輸入控制電機(jī)方向，nBRAKE輸入可用于電機(jī)制動(dòng)。

nSLEEP操作

nSLEEP為低電平時(shí)，器件進(jìn)入睡眠模式，可降低功耗。在nSLEEP拉高后，建議至少等待4ms再施加PWM信號(hào)，以確保電荷泵正常啟動(dòng)。

電流感測(cè)放大器

集成的三個(gè)高性能LS電流感測(cè)放大器可用于電流測(cè)量。通過連接一個(gè)電阻（RREF）從SOx到參考電壓，可將電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。具體的計(jì)算公式為：VSOUT = VREF + (RREF × ILOAD) / 4000。

自動(dòng)同步整流

該功能可減少體二極管導(dǎo)通損耗，提高器件效率。當(dāng)半橋的兩個(gè)功率FET都關(guān)斷時(shí)，自動(dòng)同步整流功能會(huì)使電感電流通過FET而不是體二極管衰減。

nFAULT輸出

nFAULT為開漏輸出，需外部上拉。在過流（OC）或熱關(guān)斷（TSD）情況下，nFAULT會(huì)拉低。

UVLO保護(hù)

當(dāng)VIN電源電壓低于UVLO閾值時(shí)，所有集成FET、驅(qū)動(dòng)器電荷泵和數(shù)字邏輯控制器將被禁用，內(nèi)部邏輯將被復(fù)位。當(dāng)電源電壓高于UVLO閾值時(shí)，器件將恢復(fù)正常運(yùn)行。

熱關(guān)斷（TSD）

當(dāng)器件結(jié)溫超過熱關(guān)斷閾值時(shí)，所有橋和驅(qū)動(dòng)器將被關(guān)斷，nFAULT將拉低。當(dāng)溫度回到安全水平時(shí)，器件將恢復(fù)運(yùn)行。

過流保護(hù)

通過監(jiān)測(cè)FET中的電流來檢測(cè)MOSFET過流事件。如果FET中的電流超過I OCP閾值且持續(xù)時(shí)間超過消抖時(shí)間，三個(gè)半橋?qū)⒈唤?，nFAULT引腳將拉低。過流關(guān)斷將被鎖存，直到nSLEEP復(fù)位或VIN電源循環(huán)。

3.3V LDO輸出

提供3.3V、50mA的LDO穩(wěn)壓器，需在V3P3引腳和GND之間連接一個(gè)4.7μF至10μF的旁路電容。

電荷泵

電荷泵用于生成高于VIN的柵極電源，以開啟高端FET。需在VIN和VCP引腳之間連接一個(gè)1μF（10V或更高）的陶瓷電容。

封裝信息

該系列器件采用綠色TQFN - 3×4 - 24L封裝，提供了詳細(xì)的封裝外形尺寸、推薦焊盤圖案、卷帶和卷軸信息以及紙箱尺寸等。這些信息對(duì)于電路板設(shè)計(jì)和器件安裝非常重要。

總結(jié)

SGM42560/1/2系列三相集成FET電機(jī)驅(qū)動(dòng)器憑借其豐富的功能、出色的性能和全面的保護(hù)特性，為三相BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用提供了一個(gè)高效、可靠的解決方案。電子工程師在設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，可以根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)，并結(jié)合其電氣特性和功能特點(diǎn)進(jìn)行合理的電路設(shè)計(jì)。你在使用這款驅(qū)動(dòng)器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。