Texas Instruments MCF8361A無傳感器磁場定向控制 (FOC) 三相無刷直流電機(jī) (BLDC) 驅(qū)動器提供單芯片、無代碼、無傳感器FOC解決方案，用于驅(qū)動速度控制12V至24V BLDC或永磁同步電機(jī) (PMSM)，具有8A峰值電流能力。MCF8316A集成了三個1/2H橋，具有40V絕對最大電壓和95mΩ超低R DS(ON) （高側(cè)和低側(cè)結(jié)合）?？烧{(diào)降壓穩(wěn)壓器和LDO的電源管理系列能夠生成3.3V或5.0V電壓軌，可用于為外部電路供電。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Texas Instruments MCF8361A無傳感器FOC三相BLDC驅(qū)動器數(shù)據(jù)手冊.pdf

算法配置可存儲在非易失性EEPROM中，一旦配置，該器件即可獨(dú)立工作。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 MCF8316A集成多種保護(hù)特性，旨在出現(xiàn)故障事件時保護(hù)該器件、電機(jī)和系統(tǒng)。

特性

• 集成電機(jī)控制算法的三相BLDC電機(jī)驅(qū)動器
  • 無代碼磁場定向控制 (FOC)
  • 離線電機(jī)參數(shù)測量，采用電機(jī)參數(shù)提取工具 (MPET)
  • 5點(diǎn)可配置速度配置文件支持
  • 通過正向重新同步和反向驅(qū)動支持風(fēng)車
  • 可配置電機(jī)啟動和停止選項
  • 防電壓浪涌保護(hù)可防止過壓
  • 通過自動死區(qū)時間補(bǔ)償提高聲學(xué)性能
  • 通過DACOUT進(jìn)行可變監(jiān)控
• 4.5V至35V工作電壓（絕對最大值40V）
• 高峰值輸出電流：8A
• 低MOSFET導(dǎo)通電阻，95mΩ RDS(ON) (HS + LS)，T A =+25°C時
• 速度環(huán)路精度
  • 3%（內(nèi)部時鐘）
  • 1%（外部時鐘基準(zhǔn)）
• 低功耗休眠模式，3μA（最大值），V VM =24V、T A =+25°C時
• 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)75kHz PWM頻率，支持低電感電機(jī)
• 內(nèi)置電流檢測功能，無需外部電流檢測電阻器
• 內(nèi)置3.3V (5%)、20mA LDO穩(wěn)壓器
• 內(nèi)置3.3V/5V、170mA降壓穩(wěn)壓器
• DRVOFF獨(dú)立引腳禁用輸出
• 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)
  • 電機(jī)鎖定檢測（5種不同類型）
  • 電荷泵欠壓 (CPUV)
  • 過流保護(hù) (OCP)
  • 熱警告和熱關(guān)斷 (OTW/OTSD)
  • 故障條件指示引腳 (nFAULT)
  • 可選擇通過I^2^C接口進(jìn)行故障診斷

簡化示意圖

框圖

基于MCF8316A的無傳感器FOC三相BLDC驅(qū)動器技術(shù)解析

一、MCF8316A概述

Texas Instruments推出的MCF8316A是一款高度集成的無傳感器磁場定向控制(FOC)三相BLDC驅(qū)動器，專為12-24V無刷直流電機(jī)設(shè)計，峰值輸出電流可達(dá)8A。該器件采用40引腳VQFN封裝(7mm×5mm)，集成了功率MOSFET、控制算法和電源管理功能，提供完整的電機(jī)驅(qū)動解決方案。

二、核心特性

1. 先進(jìn)控制算法

• ?無傳感器FOC控制?：無需編碼器或霍爾傳感器即可實現(xiàn)精確電機(jī)控制
• ? 離線電機(jī)參數(shù)提取工具(MPET) ?：簡化電機(jī)參數(shù)配置過程
• ?5點(diǎn)可配置速度曲線?：支持復(fù)雜速度控制需求
• ?正反轉(zhuǎn)同步支持?：包括正向再同步和反向驅(qū)動功能
• ?多種速度輸入方式?：支持模擬電壓、PWM、頻率或I2C指令輸入

2. 電源管理

• ?寬工作電壓范圍?：4.5-35V(絕對最大值40V)
• ?集成電源轉(zhuǎn)換器?：
  • 3.3V ±5% LDO(最大20mA)
  • 3.3V/5V可調(diào)降壓轉(zhuǎn)換器(最大170mA)
• ?低功耗睡眠模式?：待機(jī)電流僅3μA(最大值，VVM=24V)

3. 保護(hù)功能

• 電源欠壓鎖定(UVLO)
• 5種電機(jī)堵轉(zhuǎn)檢測
• 過流保護(hù)(OCP)
• 熱警告和關(guān)斷(OTW/TSD)
• 故障指示引腳(nFAULT)

三、應(yīng)用領(lǐng)域

MCF8316A廣泛應(yīng)用于：

• 無刷直流電機(jī)模塊
• 家用和商用風(fēng)扇
• 空氣凈化器和加濕器風(fēng)扇
• 洗衣機(jī)和洗碗機(jī)水泵
• 汽車風(fēng)扇和鼓風(fēng)機(jī)
• 醫(yī)療CPAP鼓風(fēng)機(jī)

四、技術(shù)細(xì)節(jié)解析

1. 功率級設(shè)計

• ?集成MOSFET?：總導(dǎo)通電阻(RDS(ON))僅95mΩ(高邊+低邊，25°C時)
• ?高開關(guān)頻率?：支持高達(dá)75kHz PWM頻率，適合低電感電機(jī)
• ?內(nèi)置電流檢測?：無需外部電流檢測電阻

2. 控制接口

• ?速度輸入靈活性?：
  • 模擬電壓(0-3V對應(yīng)速度范圍)
  • PWM輸入(0.01-95kHz頻率范圍)
  • 頻率輸入(3-32767Hz)
  • I2C數(shù)字指令
• ?配置存儲?：非易失性EEPROM存儲設(shè)備配置參數(shù)

3. 關(guān)鍵性能參數(shù)

• ?速度環(huán)精度?：內(nèi)部時鐘3%，外部時鐘1%
• ?輸出死區(qū)時間?：500-3400ns(取決于壓擺率設(shè)置)
• ?壓擺率控制?：13-280V/μs可調(diào)，優(yōu)化EMI性能

五、典型應(yīng)用設(shè)計要點(diǎn)

1. ?電源設(shè)計?：
   • 建議在VM引腳并聯(lián)0.1μF陶瓷電容和1個電解電容
   • 電容耐壓至少為工作電壓的兩倍
   • 電源電壓上升速率不超過4V/μs
2. ?布局指南?：
   • 功率地和信號地分開布局
   • 縮短功率回路路徑以降低寄生電感
   • 為CP引腳配置1μF 16V陶瓷電容
3. ?熱管理?：
   • 結(jié)溫范圍：-40°C至150°C
   • 熱阻參數(shù)：θJA=25.7°C/W
   • 建議進(jìn)行熱仿真確保散熱充分

六、調(diào)試與優(yōu)化

MCF8316A提供了豐富的配置選項：

• 通過Motor Parameter Extraction Tool(MPET)自動提取電機(jī)參數(shù)
• 可配置啟動和停止行為
• 靈活的死區(qū)時間補(bǔ)償改善聲學(xué)性能
• 擴(kuò)頻和壓擺率控制優(yōu)化EMI性能

開發(fā)時可借助MCF8316A EVM GUI進(jìn)行參數(shù)調(diào)試，參考官方提供的MCF8316A調(diào)諧指南可加速開發(fā)進(jìn)程。