Texas Instruments MCF8329A/MCF8329A-Q1 FOC三相BLDC栅极驱动器为驱动无刷直流电机 (BLDC) 或永磁同步电机 (PMSM) 的应用提供单芯片、无代码传感器FOC解决方案。MCF8329A/MCF8329A-Q1提供三个半桥栅极驱动器。每个都能驱动高侧和低侧N沟道功率MOSFET。该器件使用自举电路，通过内部电荷泵生成正确的栅极驱动电压。此功能增强了高侧MOSFET。包含一个涓流电荷泵，以支持100%占空比。MCF8329A/MCF8329A-Q1支持4.5V至60V宽输入电源范围，可由单电源供电。

数据手册：

*附件：MCF8329A数据手册.pdf

*附件：MCF8329A-Q1数据手册.pdf

算法配置可存储在非易失性EEPROM中，配置完毕后器件即可独立运行。使用支持单个外部分流电阻器的集成电流检测放大器来检测电机电流。Texas Instruments MCF8329A集成了许多保护特性，可保护器件、系统和电机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 ≤ TA ≤ 125 °C (MCF8329A-Q1)
• 具有集成无传感器电机控制算法的三相BLDC栅极驱动器
  • 无代码单分流磁场定向控制
  • 支持高达1.8 kHz（电气频率）
  • 支持弱磁控制
  • 支持正向和逆向风车
  • 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或电流控制或调制指数控制
  • 支持5点可配置参考配置文件
  • 抗电压浪涌防止过压
  • 通过自动死区时间补偿提高声学性能
  • 支持每安培最大扭矩 (MTPA)
  • 离线电机反电动势测量
  • 通过数模输出进行可变监控
• 65V三相栅极驱动器
  • 驱动三个高侧和三个低侧N沟道MOSFET，工作电压范围为4.5V至60V
  • 支持100%脉宽调制 (PWM) 占空比
  • 基于自举的栅极驱动器架构
  • 1A/2A最大峰值拉电流/灌电流
• 集成电流检测放大器
  • 可调增益：5V/V、10V/V、20V/V、40V/V
• 低功耗睡眠模式
  • 5µA（最大值，VPVDD = 24V，TA = 25°C）
• 速度环路精度：<3%（内部时钟）
• 可配置非易失性存储器（EEPROM），用于存储设备配置
• 支持高达75 kHz PWM频率，支持低电感电机
• 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)
• 用于缓解EMI的扩频
• 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)
  • 可选的故障诊断（经I^2^C接口）

简化原理图

MCF8329A无传感器FOC三相BLDC门极驱动器技术解析

概述

德州仪器(TI)的MCF8329A是一款高度集成的无传感器磁场定向控制(FOC)三相BLDC门极驱动器，专为驱动高速无刷直流电机(BLDC)或永磁同步电机(PMSM)而设计。该器件采用单芯片、免编码的FOC解决方案，适用于各种电机驱动应用。

主要特性

1. ‌集成FOC算法‌：
   • 免编码单分流FOC控制
   • 支持高达1.8kHz的电气频率
   • 支持弱磁控制
   • 正反向风车启动支持
   • 多种控制输入方式：模拟、PWM、频率或I2C
2. ‌门极驱动器‌：
   • 65V三相门极驱动器
   • 驱动3个高边和3个低边N沟道MOSFET
   • 工作电压范围4.5-60V
   • 支持100% PWM占空比
3. ‌保护特性‌：
   • 电源欠压锁定(UVLO)
   • 电机锁检测(3种类型)
   • 过流保护(OCP)
   • 热关断(TSD)
   • 故障指示引脚(nFAULT)

应用领域

MCF8329A非常适合以下应用场景：

• 无刷直流电机模块
• 无线吸尘器
• 洗衣机和水泵
• 家电风扇和泵
• 无线园艺和电动工具

功能详解

1. 控制架构

MCF8329A采用先进的FOC控制算法，无需外部编码器即可实现精确的电机控制。其主要控制特点包括：

‌参考输入处理‌：

• 支持四种控制模式：速度控制、功率控制、电流控制和调制指数(电压)控制
• 输入参考信号可通过PWM、频率、模拟电压或I2C命令配置

‌闭环控制‌：

• 集成速度/功率PI控制器
• 独立的Id和Iq电流PI控制器
• 支持最大转矩每安培(MTPA)控制
• 弱磁控制功能

2. 电机启动流程

MCF8329A提供灵活的电机启动选项：

‌启动方法‌：

• 对齐启动(Align)
• 双对齐启动(Double Align)
• 初始位置检测(IPD)
• 慢速第一周期启动(Slow First Cycle)

‌启动状态处理‌：

• 电机静止状态
• 电机正向旋转状态
• 电机反向旋转状态

3. 保护机制

MCF8329A集成了全面的保护功能：

‌电压保护‌：

• PVDD欠压锁定(4.3-4.5V)
• GVDD欠压保护(7.3-7.8V)
• 自举电容欠压保护(3.9-5V)

‌电流保护‌：

• VDS过流保护(可配置阈值)
• 分流电阻过流保护(固定0.5V阈值)
• 硬件锁检测电流限制
• ADC锁检测电流限制

‌热保护‌：

• 热关断(典型160-170°C)
• 热滞后(16-20°C)

设计考虑

1. 外部元件选择

MCF8329A需要配置适当的外部元件：

‌关键电容‌：

• PVDD旁路电容：0.1μF和≥10μF
• 自举电容：1μF, 25V
• GVDD电容：≥10μF, 30V
• 电荷泵电容：470nF

‌电阻配置‌：

• nFAULT和FG引脚上拉电阻：5.1kΩ
• BRAKE和DIR引脚下拉电阻：可选10kΩ

2. 布局建议

• 保持功率回路尽可能短
• 使用星形接地点连接所有接地
• 确保足够的散热设计
• 隔离模拟和数字地

开发支持

MCF8329A提供丰富的调试和监控功能：

‌监控输出‌：

• 12位DAC输出，可监控算法变量
• 故障指示引脚(nFAULT)
• 速度反馈引脚(FG)

‌配置接口‌：

• I2C接口用于寄存器配置
• 非易失性EEPROM存储配置