Texas Instruments MCT8329A三相BLDC柵極驅動器提供單芯片、無代碼、無傳感器梯形解決方案，用于需要高速運行或極快啟動的應用。該器件提供三個半橋柵極驅動器，每個驅動器可驅動高側和低側N溝道功率MOSFET。該器件使用內部電荷泵生成正確的柵極驅動電壓，并通過自舉電路增強高側MOSFET。包括涓流電荷泵，支持100%占空比。該柵極驅動架構支持高達1A拉電流和2A灌電流的峰值柵極驅動電流。MCT8329A采用單電源供電，支持4.5V至60V寬輸入電源電壓范圍。

數據手冊；*附件：Texas Instruments MCT8329A三相BLDC柵極驅動器數據手冊.pdf

無傳感器梯形控制可通過非易失性EEPROM (MCT8329A1I) 中的寄存器設置進行高度配置，從電機啟動行為到閉環(huán)操作，一旦配置完成，該器件即可獨立工作。使用支持單個外部分流電阻器的集成電流檢測放大器檢測電機電流。該器件通過PWM輸入、模擬電壓、變頻方波或I^2^C命令接收速度命令。Texas Instruments MCT8329A集成多種保護特性，旨在出現故障事件時保護該器件、電機和系統(tǒng)。

特性

• 集成無傳感器電機控制算法的三相BLDC柵極驅動器
  • 無代碼高速梯形控制
  • 支持高達3kHz（電氣頻率）
  • 超快啟動：<50ms
  • 快速減速：<150ms
  • 支持120°或150°調制，提高聲學性能
  • 正向和反向風車支持
  • 模擬、PWM、頻率或基于I^2^C的控制輸入
  • 可配置電機啟動和停止選項
  • 可選閉環(huán)速度或功率控制、開環(huán)電壓控制
  • 5點可配置參考配置文件支持
  • 防電壓浪涌可防止過壓
  • 通過DACOUT進行可變監(jiān)控
• 65V三相半橋柵極驅動器
  • 驅動三個高側和三個低側N溝道MOSFE（4.5V至60V工作電壓）
  • 支持100%脈寬調制 (PWM) 占空比
  • 基于自舉的柵極驅動器架構
  • 峰值拉/灌電流：1A/2A（最大值）
• 集成式電流感應放大器
  • 可調增益：5V/V、10V/V、20V/V、40V/V
• 低功率睡眠模式
  • 5μA（最大值）（V PVDD =24V，T A =25°C時）
• 速度環(huán)路精度：<3%（內部時鐘）
• 支持高達100kHz的PWM頻率
• 精確的LDO (AVDD) 3.3V ±3%、 50mA支持，AVDD連接到VREG
• 獨立驅動器關斷路徑 (DRVOFF)
• 擴頻功能，用于降低EMI
• 整套集成保護特性
  • 電源欠壓閉鎖 (UVLO)
  • 電機鎖定檢測（3種不同類型）
  • 過流保護 (OCP)
  • 熱關斷 (TSD)
  • 故障狀態(tài)指示引腳 (nFAULT)
  • 通過I^2^C接口可選故障診斷

簡化示意圖

MCT8329A高速無傳感器梯形控制三相BLDC柵極驅動器技術解析

一、MCT8329A概述

MCT8329A是德州儀器(TI)推出的一款高度集成的三相無刷直流(BLDC)電機驅動解決方案，專為需要高速運行(最高3kHz電氣頻率)或極快啟動時間(<50ms)的應用而設計。該器件集成了無傳感器梯形控制算法、三相半橋柵極驅動器和豐富的保護功能，無需編寫代碼即可實現完整的電機控制方案。

?主要特性?：

• 集成無傳感器梯形控制算法，支持高達3kHz的電氣頻率
• 65V三相半橋柵極驅動器，驅動3個高邊和3個低邊N溝道MOSFET
• 4.5至60V工作電壓范圍，支持100% PWM占空比
• 集成電流檢測放大器，可調增益(5/10/20/40V/V)
• 低功耗睡眠模式(最大5μA @ VPVDD=24V)
• 支持模擬、PWM、頻率或I2C控制輸入
• 豐富的保護特性：欠壓鎖定(UVLO)、電機鎖定檢測、過流保護(OCP)、熱關斷(TSD)等

二、關鍵功能詳解

1. 柵極驅動架構

MCT8329A采用互補推挽拓撲結構驅動高邊和低邊MOSFET。低邊柵極驅動器直接由GVDD穩(wěn)壓器供電，高邊柵極驅動器則采用自舉電路和集成二極管生成浮動柵極電壓。器件還集成了涓流電荷泵以支持100%占空比操作。

?驅動特性?：

• 峰值源電流1A，峰值灌電流2A
• 可配置死區(qū)時間(50-1000ns)
• 高邊具有半主動下拉，低邊具有被動下拉功能，防止睡眠狀態(tài)或電源斷開時MOSFET意外導通

2. 電源管理

器件集成了多個穩(wěn)壓器：

• ?AVDD?：3.3V/80mA線性穩(wěn)壓器，可為外部電路供電
• ?DVDD?：數字核心穩(wěn)壓器，可通過VREG引腳由外部供電或內部AVDD供電
• ?GVDD?：柵極驅動穩(wěn)壓器，輸出電壓約13V(典型值)

3. 控制接口

MCT8329A提供多種控制模式：

• ?模擬模式?：通過SPEED/WAKE引腳輸入0-3V模擬電壓控制速度
• ?PWM模式?：通過PWM信號占空比控制速度(0.01-95kHz)
• ?頻率模式?：通過方波頻率控制速度(3-32.767kHz)
• ?I2C模式?：通過I2C接口直接寫入速度命令

4. 電機啟動與控制

MCT8329A支持多種啟動方式：

• ?對齊啟動?：通過直流電流強制電機對齊
• ?雙對齊啟動?：提高啟動可靠性
• ? 初始位置檢測(IPD) ?：利用電機電感變化確定轉子位置
• ?慢速第一周期?：以低頻啟動確保同步

?控制特性?：

• 120°或150°換相，改善聲學性能
• 可配置超前角控制(-20°至+15°)
• 支持速度閉環(huán)、功率閉環(huán)和電壓開環(huán)控制
• 快速減速功能(<150ms從100%降至10%速度)

三、保護功能

MCT8329A集成了全面的保護機制：

1. ?電源保護?：
   • PVDD欠壓鎖定(UVLO)
   • GVDD欠壓保護
   • 自舉電容欠壓保護
2. ?電流保護?：
   • MOSFET VDS過流保護(可調閾值)
   • 電流檢測電阻過流保護(固定0.5V閾值)
   • 逐周期電流限制
   • 鎖定電流限制
3. ?電機保護?：
   • 異常速度檢測
   • 同步丟失檢測
   • 無電機檢測
4. ?熱保護?：
   • 熱關斷(TSD)帶自動恢復或鎖存模式選項

四、典型應用

MCT8329A非常適合以下應用場景：

• 無刷直流電機模塊
• 無繩吸塵器
• HVAC鼓風機和通風設備
• 家電風扇和泵
• 無繩園林工具和電動工具，割草機

五、設計考慮

1. ?布局指南?：
   • 使用X5R或X7R陶瓷電容進行電源去耦
   • 保持柵極驅動回路面積最小化
   • 將電流檢測電阻靠近器件放置
2. ?熱管理?：
   • VQFN封裝熱阻RθJA為37.7°C/W
   • 在高功率應用中需考慮散熱設計
3. ?EMI優(yōu)化?：
   • 啟用擴頻調制(SSM)功能
   • 適當選擇PWM頻率(5-100kHz)平衡EMI和效率