Texas Instruments MCT8315A FET無刷直流 (BLDC) 驅(qū)動器是單片、無代碼、無傳感器梯形控制三相BLDC電機(jī)驅(qū)動器，具有3kHz電氣頻率。該BLDC驅(qū)動器設(shè)計(jì)用于需要高達(dá)4A峰值電流的12V至24V BLDC電機(jī)。MCT8315A驅(qū)動器集成了三個?橋，具有40V絕對最大電壓和240mΩ（高側(cè)+低側(cè)FET）低R ~~DS(ON)~~ 。該BLDC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 MCT8315A 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)部時鐘）和1%精度（外部時鐘基準(zhǔn)）。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BLDC電機(jī)模塊、機(jī)器人真空抽吸電機(jī)、摩托車燃油泵和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
- 無代碼高速梯形控制
- 支持高達(dá)3kHz（電氣頻率）
- 超快啟動：<50ms
- 快速減速：<150ms
- 支持120°或150°調(diào)制，提高聲學(xué)性能
- 通過正向重新同步和反向驅(qū)動支持風(fēng)車
- 模擬、PWM、頻率或基于I^2^C的速度輸入
- 主動消磁支持減少功率損耗
- 可配置電機(jī)啟動和停止選項(xiàng)
- 閉合速度/電源環(huán)路選項(xiàng)
- 防電壓浪涌 (AVS) 保護(hù) 可防止電機(jī)減速時出現(xiàn)直流總線電壓尖峰
客戶可配置非易失性存儲器 (EEPROM)，用于存儲器件配置
支持高達(dá)100kHz 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

基于MCT8315A的無傳感器BLDC電機(jī)驅(qū)動器技術(shù)解析

引言

德州儀器(TI)的MCT8315A是一款高度集成的三相無傳感器梯形控制BLDC(無刷直流)電機(jī)驅(qū)動器，專為需要高速運(yùn)行(最高3kHz電氣頻率)或極快啟動時間(<50ms)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。本文將深入解析該器件的關(guān)鍵特性、工作原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

一、MCT8315A核心特性

1.1 主要技術(shù)參數(shù)

?工作電壓范圍?：4.5-35V(絕對最大值40V)
?輸出電流能力?：4A峰值
?MOSFET導(dǎo)通電阻?：240mΩ(典型值，高邊+低邊)
?低功耗睡眠模式?：5μA(最大值，VVM=24V)
?速度環(huán)路精度?：3%(內(nèi)部時鐘)或1%(外部時鐘參考)

1.2 集成功能亮點(diǎn)

?集成功率管理?：包含可調(diào)降壓穩(wěn)壓器(3.3V/5V, 170mA)和LDO(3.3V, 20mA)
?無代碼傳感器less控制?：支持高達(dá)3kHz電氣頻率
?快速啟動?：啟動時間<50ms，減速時間<150ms
?多種調(diào)制方式?：支持120°或150°調(diào)制以改善聲學(xué)性能

二、關(guān)鍵功能解析

2.1 電機(jī)控制算法

MCT8315A采用先進(jìn)的梯形控制算法，提供多種啟動配置：

?對齊啟動?：通過直流電流強(qiáng)制對齊轉(zhuǎn)子位置
?雙對齊啟動?：提高啟動可靠性
? 初始位置檢測(IPD) ?：利用電感變化確定轉(zhuǎn)子位置
?慢速第一周期?：低頻率啟動實(shí)現(xiàn)平滑加速

2.2 保護(hù)機(jī)制

器件集成了全面的保護(hù)功能：

? 電源欠壓鎖定(UVLO) ?
? 過壓保護(hù)(OVP) ?
?5種電機(jī)鎖定檢測機(jī)制?
? 過流保護(hù)(OCP) ?
? 熱警告和關(guān)斷(OTW/TSD) ?
? 故障狀態(tài)指示引腳(nFAULT) ?

三、典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.1 電源設(shè)計(jì)要點(diǎn)

?輸入電容選擇?：建議使用0.1μF陶瓷電容加一個bulk電容并聯(lián)
?電荷泵設(shè)計(jì)?：需外接1μF/16V陶瓷電容(CP-VM)和47nF電容(CPH-CPL)
?降壓穩(wěn)壓器配置?：可選擇電感模式(47μH或22μH)或電阻模式(22Ω)

3.2 PCB布局建議

?功率地(PGND)布局?：應(yīng)保持低阻抗連接
?散熱設(shè)計(jì)?：40引腳VQFN封裝熱阻θJA為28°C/W
?信號隔離?：模擬和數(shù)字地應(yīng)分開布局并在單點(diǎn)連接

四、性能優(yōu)化技巧

4.1 高速運(yùn)行優(yōu)化

?使用混合換相模式?：低速時采用BEMF積分，高速時切換至零交叉檢測
?動態(tài)消磁檢測?：實(shí)現(xiàn)精確的零交叉點(diǎn)檢測
?調(diào)整BEMF閾值?：根據(jù)電機(jī)特性優(yōu)化BEMF_THRESHOLD1/2參數(shù)

4.2 聲學(xué)性能改善

?150°調(diào)制模式?：可減少轉(zhuǎn)矩脈動
?變速換相?：動態(tài)調(diào)整Hi-Z周期(30°-60°)
?導(dǎo)前角控制?：可配置±3.6°的導(dǎo)前角(通過LD_ANGLE參數(shù))

五、典型應(yīng)用場景

?機(jī)器人真空吸塵器電機(jī)?
?摩托車燃油泵?
?家電風(fēng)扇和泵?
?汽車風(fēng)扇和鼓風(fēng)機(jī)?
?CPAP(持續(xù)正壓通氣)設(shè)備?

結(jié)語

MCT8315A通過高度集成的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了無傳感器BLDC電機(jī)控制解決方案，顯著減少了外圍元件數(shù)量和系統(tǒng)復(fù)雜度。其快速啟動、高速運(yùn)行能力和豐富的保護(hù)功能使其成為各種電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用的理想選擇。設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分利用其可配置參數(shù)優(yōu)化特定應(yīng)用的性能，同時注意PCB布局和熱管理以確?？煽啃?。

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