Texas Instruments MCF8316C-Q1无传感器磁场定向控制 (FOC) 集成式FET BLDC驱动器提供单芯片、无代码、无传感器FOC器件。这些设计用于驱动速度控制12V至24V无刷直流电机 (BLDC) 或永磁同步电机 (PMSM) ，峰值电流高达8A。MCF8316C-Q1集成了三个半桥，具有40V绝对最大电压和 95mΩ（高侧+低侧FET）的极低R DS(ON) 。Texas Instruments MCF8316C-Q1集成了电源管理电路，包括可用于为外部电路供电的可调电压降压稳压器（3.3V/5V、170mA）和LDO (3.3V/20mA)。

数据手册：*附件：Texas Instruments MCF8316C-Q1无传感器FOC BLDC驱动器数据手册.pdf

FOC算法配置可存储在非易失性EEPROM中，器件一经配置，即可独立工作。该器件通过PWM输入、模拟电压、变频方波或I^2^C命令接收速度命令。MCF8316C-Q1集成了大量保护功能，旨在保护器件、电机和系统免受故障事件的影响。

特性

• 符合汽车应用类AEC-Q100标准
  • 温度等级1 (–40°C≤T A ≤125°C)
• 三相BLDC电机驱动器，采用集成无传感器电机控制算法
  • 无代码磁场定向控制 (FOC)
  • 离线电机参数测量，采用电机参数提取工具 (MPET)
  • 5点可配置速度配置文件支持
  • 通过正向重新同步和反向驱动支持风车
  • 模拟、PWM、freq或基于I^2^C的速度输入
  • 可配置电机启动和停止选项
  • 防电压浪涌 (AVS) 保护
  • 通过软启动、软停止和死区时间补偿提高声学性能
  • 通过DACOUT引脚进行可变监控
• 4.5V至35V工作电压（绝对最大值40V）
• 8A峰值高输出电流能力
• 低MOSFET导通状态电阻
  • RDS(ON) (HS + LS)（T A =25°C时）：95mΩ（典型值）
• 低功率睡眠模式
  • 5µA（最大值）（V VM =24V，T A =25°C时）
• 速度环路精度
  • 3%（带内部时钟）和1%（带外部时钟基准）
• 客户可配置非易失性存储器 (EEPROM)，用于存储器件配置
• 支持高达60kHz PWM频率，支持低电感电机
• 无需外部电流检测电阻器；采用内置电流检测
• 内置3.3V、20mA LDO稳压器
• 内置3.3V/5V、170mA降压稳压器
• 专用DRVOFF引脚，禁用 (Hi-Z) 输出
• 扩频和转换率，用于降低EMI
• 整套集成保护特性
  • 电源欠压闭锁 (UVLO)
  • 电源过压保护 (OVP)
  • 电机锁定检测（五种不同类型）
  • 过流保护 (OCP)
  • 过热警告和关断 (OTW/TSD)
  • 故障状态指示引脚 (nFAULT)
  • 通过I^2^C接口可选故障诊断

简化示意图

德州仪器MCF8316C-Q1无传感器FOC BLDC驱动器技术解析

器件概述

MCF8316C-Q1是一款单芯片、无需编程的无传感器FOC驱动器，主要特点包括：

• ‌AEC-Q100认证‌：符合汽车应用Grade-1温度等级(-40°C至125°C)
• ‌高度集成‌：集成功率MOSFET(95mΩ RDS(ON))、电流传感、电荷泵和电源管理电路
• ‌宽电压范围‌：4.5-35V工作电压(40V绝对最大值)
• ‌高输出能力‌：8A峰值电流输出
• ‌多种控制接口‌：支持PWM、模拟电压、频率或I2C速度输入
• ‌低功耗模式‌：待机电流最低5μA

关键特性详解

1. 功率级架构

MCF8316C-Q1集成了三个半桥驱动器，采用NMOS FET设计，具有以下特点：

• ‌集成95mΩ MOSFET‌：高边+低边总导通电阻
• ‌内置电荷泵‌：支持100%占空比操作，无需外部栅极驱动电源
• ‌可调栅极驱动电流‌：支持125V/μs或200V/μs的slew rate配置，优化EMI性能
• ‌死区时间控制‌：防止上下管直通，确保开关安全性

2. 无传感器FOC控制

器件采用先进的磁场定向控制算法，关键优势包括：

• ‌无需编码器‌：通过BEMF观测器估算转子位置
• ‌离线参数测量‌：集成电机参数提取工具(MPET)
• ‌多种启动方式‌：支持对齐、双对齐、IPD和慢速首周期启动
• ‌速度环精度‌：内部时钟±3%，外部时钟±1%

3. 电源管理系统

• ‌可调降压稳压器‌：提供3.3V/5V、170mA输出，可为外部电路供电
• ‌3.3V LDO‌：20mA输出能力，为内部电路供电
• ‌电源排序功能‌：支持AVDD从Buck输出供电，降低功耗

4. 保护功能

MCF8316C-Q1集成全面的保护机制：

• ‌电压保护‌：欠压锁定(UVLO)、过压保护(OVP)
• ‌电流保护‌：过流保护(OCP)、硬件锁存限流
• ‌热保护‌：过热警告(OTW)和关断(TSD)
• ‌电机保护‌：5种电机锁检测机制
• ‌故障指示‌：专用nFAULT引脚和I2C诊断接口

典型应用设计

1. 汽车应用

• 散热风扇和鼓风机
• 电动泵模块
• HVAC系统执行器

2. 工业应用

• 住宅和商用风扇
• 空气净化器和加湿器
• 洗碗机和洗衣机泵
• CPAP医疗设备

3. 参考设计要点

• ‌功率布局‌：建议使用星形接地，大电流路径尽量短而宽
• ‌散热设计‌：40引脚VQFN封装(7mm×5mm)，需合理设计PCB散热
• ‌EMI优化‌：通过可调slew rate和PWM频率降低噪声
• ‌参数配置‌：可通过I2C接口配置EEPROM，实现独立运行