MS39361N——三相无刷电机驱动

产品简述

MS39361N 为一款三相无刷电机的驱动芯片，工作电压

范围 3V  10V ，适合一节或者两节锂电池应用，最大持续输

出驱动电流 2A。

芯片采用 PWM 脉冲驱动的方式来减少输出功耗，通过

调节外部信号的占空比来调节电机的转速；芯片内置堵转保

护电路，可以在电机正常运转但 Hall 信号输入异常时，起到

保护芯片的作用。

主要特点

◼持续输出电流 2A

◼工作电压 3V 10V

◼低输出阻抗上臂桥 0.16Ω，下臂桥 0.16Ω

◼使用直接 PWM 输入进行速度控制和同步整流

◼1-Hall 和 3-Hall FG 输出

◼CSD 堵转保护电路

◼可切换正、反转工作模式

◼Stop 模式下的节电功能

◼过温保护、过流限流保护

◼低电压欠压保护，3V 或 5V 可选

◼3.4V LDO 稳压输出给 Hall 供电

应用

◼小家电

◼卷发器

◼剃须刀

◼风扇

产品规格分类

管脚图

管脚说明

内部框图

极限参数

  芯片使用中，任何超过极限参数的应用方式会对器件造成永久的损坏，芯片长时间处于极限工作

状态可能会影响器件的可靠性。极限参数只是由一系列极端测试得出，并不代表芯片可以正常工作在

此极限条件下。

电气参数

管脚参数

无其他说明，TA=25°C

电气特性

无其他说明，T=25°C，VM=9V，VDD=3.3V

如有需求请联系——三亚微科技 王子文（16620966594）

如有需求请联系——三亚微科技 王子文（16620966594）

三相电机逻辑真值表

功能描述

驱动模块

  芯片采用 PWM 的驱动方式减小功耗，通过调整输出模块上臂管的打开与关断来实现调节功能，

电机的驱动强度由其占空比决定。

  当正常的 PWM 关断时，同步整流开始发挥作用，相比 LDMOS 寄生的二极管续流，下臂管导通续

流大大减小了热量的产生。

限流保护

  限流保护电路用于限制输出电流的最大峰值，由 VRF/Rf决定（VRF=0.21（典型），Rf

为电流检测电阻）。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 工作时，在二极管中流过的反向电流会有一个 700ns 左右的工作延

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在大于设定值时才限流。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的，大概 43kHz。

过流保护

  过流保护电路监测流经驱动管的电流，当遇到输出与电源短接，输出与 GND 短接，输出之间短接

等异常情况时，那么当芯片监测到驱动管电流超过过流保护阈值，且时间超过 3μs 时，控制器关断输

出管；关断持续时间 11ms，11ms 后重新打开驱动管。

速度控制方法

  脉冲从 PWMIN 管脚输入，可以通过调节 PWM 的占空比来调节电机速度。

  当 PWM 为 0 时，为 ON 态；当 PWM 为 1 时，为 OFF 态。

 如果有必要使用反向逻辑，可以额外加入一个 NPN 管。当 PWMIN 持续高电平，芯片会判定占空

比为 0，从而导致 CSD 电路计数重置并且 HB 脚的输出为 0。

CSD 保护电路

  MS39361N 包含一个堵转保护电路，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 CSD 电路工作时，所有输出上臂管全部关断。

  时间由连接 CSD 脚的电容决定。设置时间=90×C(μF)。

  当一个 0.022μF 的电容接入时，保护时间约 2s。设置时间必须足够大以满足电机的启动时间。计

数被重置的条件：

                        SLEEP 为低                                 ——>保护释放并重新计数（重置初始态）

                        BRAKE 端为高                             ——>保护释放并重新计数（重置初始态）

                        F/R 正反转调节                           ——>保护释放并重新计数

                        在 PWM 管脚上检测到 0%占空比   ——>保护释放并重新计数

                        检测 到低压条件                          ——>保护释放并重新计数（重置初始态）

                        检测到 TSD 条件                         ——>停止计数

  当 CSD 脚接地，逻辑电路将进入初始态，防止发生速度控制。当不需要使用 CSD 保护功能时，将

大小近 220kΩ 的电阻和 4700pF 的电容并联对地。

低压保护

  MS39361N 通过结合比较器，使用带隙电压作基准进行比较，电路检测 VM 电压，当 SLEEP 为高且

VDD 电压低于 VSD 时，所有输出晶体管将被关断。

  芯片提供选择管脚 VSEL，当 VSEL=0 时，低压保护 VSD 在 2.7V 左右；当 VSEL=1 时，VSD 在 4.8V

左右，分别针对一节与两节的锂电池应用。

过温保护

  当芯片结温超过 147°C 时，过温保护电路被激活，关断所有输出管。当温度恢复到 107°C 时

（147°C - 迟滞温度 40°C），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，它并不能保证产品就能免受破坏。

Hall 输入信号

  幅度超过迟滞（最大 35mV）的 Hall 信号可以被识别，但考虑到噪声效应以及相位偏移，至少大

于 100mV 的幅度为最佳。为了减少输出噪声的干扰，可以在 Hall 输入端接对地电容。在 CSD 保护电路

中，Hall 输入作为一个判断信号。虽然电路能无视大量的噪声，但关注是有必要的。Hall 信号同时为

HHH 或者 LLL 时被认为是错误态，将关闭所有输出管。

  如果使用到 Hall 芯片，在一端固定（无论正负）一个共模电平范围(0.3V  VDD-1.3V)，允许另一端

的电压范围可以为 0V  VDD。

连接 Hall 元件的方法：

(1) 串联

  优点：

◼电流被串联的 Hall 元件所共享，所以电流消耗相比并联更小

◼限流电阻可以舍去

◼幅度随温度变化小

  缺点:

◼每个 Hall 元件只能被分到 1V，也就存在幅度不满足的可能

◼流过 Hall 元件的电流随温度变化

◼Hall 元件的不对称（输入电阻的不同）很容易影响幅度

(2) 并联

  优点:

◼流过 Hall 元件的电流由限流电阻决定

◼Hall 元件的电压可以是多样化的，并且可以满足足够的幅度

  缺点:

◼由于需要为每个 Hall 元件单独提供电流，功耗较大

◼需要一个限流电阻

◼幅度随温度变化

HB 脚

HB 脚可用于在省电模式下关断 Hall 元件电流。在以下情况，HB 脚将会被关闭。

◼当 SLEEP 变低，进入省电态

◼PWMIN 输入检测到 0%占空比

省电模式

  MS39361N 提供两级省电模式，第一级省电模式的触发方式，是输入 PWM 为高电平超过一定时

间，芯片会关断 HB、驱动与部分电路的供电；第二级深度省电模式，是使 SLEEP 输入置低，所有电路

都被关断，此时电流小于 1μA。

功率电源 VM 稳定性

  芯片产生大的输出电流，并且采用一种开关驱动的方式，电源线势必会被轻易地干扰。为此，为

保证电压稳定，需要在 VM 和地之间接入一个足够大的电容。电容地端接到 PGND（功率地）上，尽可

能得靠近管脚。如果不可能在 VM 脚上接入大电容，可在管脚附近接入 0.1μF 的陶瓷电容。

  如果在电源线上嵌入一个二极管以防止电源线反接，那么电源线更容易被干扰，这就需要更大的

电容。

VDD 电源

  VDD 电源给芯片的输入接口、逻辑控制、模拟部分供电，需要在 VDD 与 GND 端接一个稳定电

容。VDD 的工作范围在 2.9V  6V，当一节锂电池给功率电源 VM 供电时，也可以直接给 VDD 供电。当

使用两节锂电池时，VDD 必须通过外部 MCU 或 LDO 供电。

电荷泵

  芯片内置电荷泵，不需要额外的管脚与电容。

使用须知

  芯片具有同步整流功能，可以提高驱动效率。同步整流开始发挥作用，相比 LDMOS 寄生的二极管

续流，下臂管导通续流大大减小了热量的产生。可是，同步整流可能引发电源电压的上升，比如以下

情况：

◼输出占空比突然减少

◼PWM 输入频率突然降低

为了保护芯片即使在电源电压上升时，也不会超过极限参数，必须采取有效措施，包括：

◼电源到地的大电容的选择

◼电源到地的二极管的接入

典型应用图

封装外形图

QFN24

——爱研究芯片的小王

审核编辑 黄宇