MPS推出的新一代车规级三相门级驱动器—MPQ6533

描述

汽车行业代表着国家高端制造业水平,在国民经济中占有举足轻重的地位。伴随着汽车电动化、智能化、集成化的不断发展,对车规级电机驱动器也提出了更高的要求,MPQ6533由此应运而生。

MPQ6533作为MPS推出的新一代车规级三相门级驱动器,内部集成LDO和电荷泵,支持100%占空比工作,可用于驱动一个三相无刷直流电机或者两个有刷直流电机。因此广泛应用于汽车工业领域,如电动尾门电动天窗电动座椅调节等应用。

MPQ6533的主要优势和技术特点

内置LDO,用于门级驱动

SPI接口调配内部资源

内置电荷泵,支持100%占空比工作

输入逻辑冗余

内置电流采样

死区,开通/关断速度可调

Blanking Time可调

QFN-32 (5mm X 5mm)封装

AECQ-100认证

01

完善的保护和故障诊断功能

MPQ6533故障诊断功能主要包括VIN/BST/VG的欠压报警,过流保护,过温保护,负载开路检测以及反向电池保护。

QFN封装

值得一提的是MPQ6533的过流保护阈值可由用户通过SPI进行灵活配置,它还有6个独立的OCP标识,用于指示具体哪个MOSFET触发了过流,精准定位故障发生的通道,大大提高了诊断效率。此外,为了防止OCP误触发,MPQ6533设计了可调节的Blanking Time。

① 开路/短路检测原理

首先需要将待检通道关闭,然后通过FAULT寄存器中的OLSx位使能内部的1V电压源,通过OUT寄存器中的OUTx位状态判断通道是否发生负载开路或者短路。当通道对电源/地负载连接良好时,SHx节点电压会被外部负载拉到VIN或者GND,此时相应的OUTx位输出状态位0,当通道对电源/地负载发生负载开路时,SHx节点会被内部弱电压源拉到1V,此时OUTx输出状态为1,报告负载开路。

当负载接在两个通道之间时,通过使能对向端的电压源来判断是否开路,负载连接良好时,检测端电压会被对向弱电压拉到1V,OUTx输出1,当发生负载断路时,检测端电压会被内部电阻下拉到0,此时OUTx输出0,报告负载开路。

QFN封装

该电路也可用于通道对电源或对地短路检测。

②反向电池保护原理

MPQ6533内置电荷泵可在VRG引脚上产生一个比VIN高12V的电压,用于外部反向电池保护MOSFET的门级驱动。VBAT上电初始时刻,防反MOSFET截止,当电池正接时防反MOSFET的体二极管导通,此时可通过使能FAULT寄存器中的ENVRG位来控制外部防反MOSFET开通或是关断。当电池反接时,由于防反MOSFET的体二极管反向截止,VIN端就不会有电压,无法工作,保证了电池反接时MPQ6533不会损坏。

QFN封装

02 开通/关断速度和死区可调

提高电机工作效率和快速建立门级驱动电压时产生的EMI往往是一对矛盾体, MPQ6533设计了可调的Slew Rate和Dead Time,合理的设置Slew Rate和Dead Time能够在可接受的EMI范围内提高电机工作效率。

03 内置电流采样运算放大器和多路选择器

多路选择器选择通道后,运算放大器将采集相应通道的下管压降Vds,并放大20到250倍后(放大倍数由SPI设置),经CSO引脚输出,可用于电机闭环控制。该方案无需外置采样电阻,多路选择器将三个采样节点的输出缩减到一个,保障实用性的同时最大限度的节省外部资源。

QFN封装

04 GUI操作说明

当系统电源建立无误之后,我们需要先使能ENVRG,确保外部防反MOSFET导通,否则芯片的供电是通过防反MOSFET的体二极管形成的通路,这样不仅会导致系统效率降低,长时间重载工作甚至会损坏防反MOSFET。 

MPQ6533 GUI分为A, B, C三个通道,Channel A, B, C部分可独立设置开通/关断速度, 死区时间, 电流采样增益等参数,Global部分用于电流采样输出的通道选择,过流保护模式选择,以及SPI时钟频率选择,当所有参数设置完毕后,点击Send按键会将所有设置发送给MPQ6533。

Fault Indication会实时报告故障诊断结果,包括欠压报警/关断,过温报警/关断,过流保护,负载开路诊断等。如上文分析,负载开路检测功能使能情况下,当负载对地或者对电源连接时,OUTA, OUTB, OUTC指示灯为红色,说明相应通道负载开路;当负载接在两个通道之间时,OUTA, OUTB, OUTC指示灯为绿色,说明负载开路。

从Register Map中我们可以查看内部所有寄存器当前的状态。

QFN封装



审核编辑:刘清

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