Texas Instruments MCT8329A三相BLDC栅极驱动器提供单芯片、无代码、无传感器梯形解决方案，用于需要高速运行或极快启动的应用。该器件提供三个半桥栅极驱动器，每个驱动器可驱动高侧和低侧N沟道功率MOSFET。该器件使用内部电荷泵生成正确的栅极驱动电压，并通过自举电路增强高侧MOSFET。包括涓流电荷泵，支持100%占空比。该栅极驱动架构支持高达1A拉电流和2A灌电流的峰值栅极驱动电流。MCT8329A采用单电源供电，支持4.5V至60V宽输入电源电压范围。

数据手册；*附件：Texas Instruments MCT8329A三相BLDC栅极驱动器数据手册.pdf

无传感器梯形控制可通过非易失性EEPROM (MCT8329A1I) 中的寄存器设置进行高度配置，从电机启动行为到闭环操作，一旦配置完成，该器件即可独立工作。使用支持单个外部分流电阻器的集成电流检测放大器检测电机电流。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。Texas Instruments MCT8329A集成多种保护特性，旨在出现故障事件时保护该器件、电机和系统。

特性

• 集成无传感器电机控制算法的三相BLDC栅极驱动器
  • 无代码高速梯形控制
  • 支持高达3kHz（电气频率）
  • 超快启动：<50ms
  • 快速减速：<150ms
  • 支持120°或150°调制，提高声学性能
  • 正向和反向风车支持
  • 模拟、PWM、频率或基于I^2^C的控制输入
  • 可配置电机启动和停止选项
  • 可选闭环速度或功率控制、开环电压控制
  • 5点可配置参考配置文件支持
  • 防电压浪涌可防止过压
  • 通过DACOUT进行可变监控
• 65V三相半桥栅极驱动器
  • 驱动三个高侧和三个低侧N沟道MOSFE（4.5V至60V工作电压）
  • 支持100%脉宽调制 (PWM) 占空比
  • 基于自举的栅极驱动器架构
  • 峰值拉/灌电流：1A/2A（最大值）
• 集成式电流感应放大器
  • 可调增益：5V/V、10V/V、20V/V、40V/V
• 低功率睡眠模式
  • 5µA（最大值）（V PVDD =24V，T A =25°C时）
• 速度环路精度：<3%（内部时钟）
• 支持高达100kHz的PWM频率
• 精确的LDO (AVDD) 3.3V ±3%、 50mA支持，AVDD连接到VREG
• 独立驱动器关断路径 (DRVOFF)
• 扩频功能，用于降低EMI
• 整套集成保护特性
  • 电源欠压闭锁 (UVLO)
  • 电机锁定检测（3种不同类型）
  • 过流保护 (OCP)
  • 热关断 (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

MCT8329A高速无传感器梯形控制三相BLDC栅极驱动器技术解析

一、MCT8329A概述

MCT8329A是德州仪器(TI)推出的一款高度集成的三相无刷直流(BLDC)电机驱动解决方案，专为需要高速运行(最高3kHz电气频率)或极快启动时间(<50ms)的应用而设计。该器件集成了无传感器梯形控制算法、三相半桥栅极驱动器和丰富的保护功能，无需编写代码即可实现完整的电机控制方案。

‌主要特性‌：

• 集成无传感器梯形控制算法，支持高达3kHz的电气频率
• 65V三相半桥栅极驱动器，驱动3个高边和3个低边N沟道MOSFET
• 4.5至60V工作电压范围，支持100% PWM占空比
• 集成电流检测放大器，可调增益(5/10/20/40V/V)
• 低功耗睡眠模式(最大5μA @ VPVDD=24V)
• 支持模拟、PWM、频率或I2C控制输入
• 丰富的保护特性：欠压锁定(UVLO)、电机锁定检测、过流保护(OCP)、热关断(TSD)等

二、关键功能详解

1. 栅极驱动架构

MCT8329A采用互补推挽拓扑结构驱动高边和低边MOSFET。低边栅极驱动器直接由GVDD稳压器供电，高边栅极驱动器则采用自举电路和集成二极管生成浮动栅极电压。器件还集成了涓流电荷泵以支持100%占空比操作。

‌驱动特性‌：

• 峰值源电流1A，峰值灌电流2A
• 可配置死区时间(50-1000ns)
• 高边具有半主动下拉，低边具有被动下拉功能，防止睡眠状态或电源断开时MOSFET意外导通

2. 电源管理

器件集成了多个稳压器：

• ‌AVDD‌：3.3V/80mA线性稳压器，可为外部电路供电
• ‌DVDD‌：数字核心稳压器，可通过VREG引脚由外部供电或内部AVDD供电
• ‌GVDD‌：栅极驱动稳压器，输出电压约13V(典型值)

3. 控制接口

MCT8329A提供多种控制模式：

• ‌模拟模式‌：通过SPEED/WAKE引脚输入0-3V模拟电压控制速度
• ‌PWM模式‌：通过PWM信号占空比控制速度(0.01-95kHz)
• ‌频率模式‌：通过方波频率控制速度(3-32.767kHz)
• ‌I2C模式‌：通过I2C接口直接写入速度命令

4. 电机启动与控制

MCT8329A支持多种启动方式：

• ‌对齐启动‌：通过直流电流强制电机对齐
• ‌双对齐启动‌：提高启动可靠性
• ‌ 初始位置检测(IPD) ‌：利用电机电感变化确定转子位置
• ‌慢速第一周期‌：以低频启动确保同步

‌控制特性‌：

• 120°或150°换相，改善声学性能
• 可配置超前角控制(-20°至+15°)
• 支持速度闭环、功率闭环和电压开环控制
• 快速减速功能(<150ms从100%降至10%速度)

三、保护功能

MCT8329A集成了全面的保护机制：

1. ‌电源保护‌：
   • PVDD欠压锁定(UVLO)
   • GVDD欠压保护
   • 自举电容欠压保护
2. ‌电流保护‌：
   • MOSFET VDS过流保护(可调阈值)
   • 电流检测电阻过流保护(固定0.5V阈值)
   • 逐周期电流限制
   • 锁定电流限制
3. ‌电机保护‌：
   • 异常速度检测
   • 同步丢失检测
   • 无电机检测
4. ‌热保护‌：
   • 热关断(TSD)带自动恢复或锁存模式选项

四、典型应用

MCT8329A非常适合以下应用场景：

• 无刷直流电机模块
• 无绳吸尘器
• HVAC鼓风机和通风设备
• 家电风扇和泵
• 无绳园林工具和电动工具，割草机

五、设计考虑

1. ‌布局指南‌：
   • 使用X5R或X7R陶瓷电容进行电源去耦
   • 保持栅极驱动回路面积最小化
   • 将电流检测电阻靠近器件放置
2. ‌热管理‌：
   • VQFN封装热阻RθJA为37.7°C/W
   • 在高功率应用中需考虑散热设计
3. ‌EMI优化‌：
   • 启用扩频调制(SSM)功能
   • 适当选择PWM频率(5-100kHz)平衡EMI和效率