无刷直流电机驱动芯片的特点及功能描述

MS4931描述
MS4931 为一款三相无刷电机的预驱动芯片，最高工作电压可达 35V，能适用驱动宽范围的 N 沟功率 MOSFET。芯片具有堵转保护，过温保护，以及同步整流等功能。内部同步整流可以使得芯片处于衰减期时通过打开合适的功率管从而降低功耗。
MS4931 提供使能,方向,刹车输入脚，用于控制电流，逻辑输入脚 FG1 和 FG2 可用于测量电机转动情况.芯片工作温度范围-40°C105°C，采用 28 脚 QFN 封装。
外置MOS工作电流可以做到10A以上，适合运用于需要大电流的电机驱动场合。

特点
驱动 3 组共 6 个 N 型功率管
同步整流，停机模式，低功耗
低压保护和过温保护
HALL 原件输入
PWM 控制电流，正、反转工作模式，可切换
死区时间保护
FG 输出
5V 稳压输出
锁机检测保护

替代方案
MS4931替代A4931 封装P=P
封装外形、引脚图及内部框图

 

功能描述
驱动模块
芯片采用一种直接的 PWM 驱动方式减小功耗，PWM 通过调整输出模块上臂管的关断来实现调节功能，电机的驱动强度由其占空比决定。
在正常的 PWM 关断之时，同步整流开始发挥作用，下臂管导通，相比 LDMOS 寄生的二极管续流大大减小了热量的产生。

过流保护
过流保护电路用于限制输出电流的最大峰值，由 VREF 与 SENSE 脚的 Rsense 电阻决定(VREF=0.2，Rsense 为电流检测电阻)，公式为 Ilimit=0.2/Rsense。电路通过减小输出导通占空比来限制输出电流。
过流保护电路在检测 PWM 工作中在二极管中流过的反向电流时拥有一个 1.2u 左右的操作延时，从而防止限流电路工作异常。如果电机绕组的内阻或电感太小，在启动时（电机中没有反向电动势的产生），电流将会快速变化。这个工作延时可能会导致限流在大于设定值时才发生。因此在设定限流值时，有必要考虑延时引起的增加。
注意在限流电路中 PWM 频率，是由内置的振荡器决定，大概 50kHZ。

速度控制方法
脉冲从 ENABLE 管脚输入，可以通过调节 PWM 波的占空比来调节电机速度。ENABLE 为 0 时为 ON 态，ENABLE 为 1 时为 OFF 态。如果有必要使用反向逻辑，可以加入一额外的 NPN 管。当 ENABLE 持续高电平，芯片会判定占空比为 0，会导致 CLD 电路计数重置并且 HB 脚的输出为 0。

CLD 保护电路
MS4931 包含有一个抑制保护电路，当电机正常运转但 HALL 信号长时间不变化时电路开始工作。当 CLD 电路工作时所有输出上臂管全部关断。

低压保护
MS4931 通过结合一比较器使用带隙电压作基准进行比较，电路检测 5.6V 的 HBIAS 电压，当BRAKEZ 为低且 HBIAS 电压低于 4.15V 时，所有输出晶体管将被关断。
为使 HBIAS 电压在 4.15V 附近不出现振荡，设置有 0.3V 的迟滞。因此，当 HBIAS 电压恢复到 3.2V时，低压保护电路才会关闭，所有输出管恢复工作。

过温保护
当芯片结温超过 154°C 时，过温保护电路被激活，关断所有输出管。当温度恢复到迟滞温度 40°C时，所有输出管恢复工作。
但是，由于过温保护仅仅在芯片结温超过设定值才会被激活，它并不能保证产品伴随这个电路就能免受破坏。

审核编辑：符乾江