Texas Instruments MCT8315Z 3相BLDC电机驱动器为要驱动12V/24V无刷直流电机的客户提供单芯片、含传感器的无代码梯形解决方案。旋转BLDC电机无需外部微控制器。MCT8315Z集成了三个半桥，具有40V的绝对最大电压和275mΩ的低R DS(ON) （高侧+低侧），可实现高功率驱动能力。集成电流检测功能限制启动或高负载条件下的电机电流，无需再使用外部功率检测电阻器。MCT8315Z提供输出电压可调降压稳压器和一个可用于为外部电路供电的LDO。MCT8315Z提供三个用于位置感应的模拟霍尔比较器，以实现含传感器梯形BLDC电机控制。该控制方案具有高度可配置性，可通过寄存器设置或硬件引脚进行配置，范围涵盖从电机电流限制行为到高级角度。速度可通过PWM输入进行控制。

数据手册：*附件：Texas Instruments MCT8315Z 3相BLDC电机驱动器数据手册.pdf

包括多项保护功能，例如电源欠压锁定 (UVLO)、过压保护 (OVP)、电荷泵欠压 (CPUV) 和过流保护 (OCP)。Texas Instruments (TI) MCT8315Z还包括过温警告 (OTW) 和过温关断 (TSD) 保护功能，以保护设备、系统和电机免受故障事件的影响。nFAULT引脚指示故障情况。

特性

• 集成含传感器梯形控制的三相BLDC电机驱动器
  • 基于霍尔传感器的梯形 (120°) 换相
  • 支持模拟或数字霍尔输入
  • 可配置PWM调制：同步/异步
  • 逐周期限流以限制相电流
  • 支持高达200kHz的PWM频率
  • 主动消磁支持减少功率损耗
• 4.5 V至35 V工作电压（绝对最大值40 V）
• 高输出电流能力：4A峰值
• 灵活的器件配置选项
  • MCT8315ZR：5MHz 16位SPI接口，用于设备配置和故障状态
  • MCT8315ZH：基于硬件引脚的降压配置
  • MCT8315ZT：基于硬件引脚的配置，无降压
• 低MOSFET导通电阻
  • R DS(ON) （高侧+低侧）：275mΩ（典型值，TA =25°C时）
• 低功耗睡眠模式
  • 2.5µA（最大值，VVM =24V、TA =25°C时）
• 集成电流限制消除了外部电流检测电阻
• 支持1.8V、3.3V和5V逻辑输入
• 内置3.3V/5V、200mA降压稳压器
• 内置3.3 V、30 mA LDO稳压器
• 延迟补偿减少占空比失真
• 整套集成保护特性
  • 电源欠压闭锁 (UVLO)
  • 电荷泵欠压 (CPUV)
  • 过流保护 (OCP)
  • 电机锁定保护
  • 热警告和关闭 (OTW/TSD)
  • 故障状态指示引脚 (nFAULT)
  • 可选择通过SPI接口进行故障诊断

简化示意图

Texas Instruments MCT8315Z三相无刷直流电机驱动器技术解析

一、产品核心特性与创新

Texas Instruments MCT8315Z是一款通过AEC-Q100认证的车规级三相无刷直流(BLDC)电机驱动器，集成霍尔传感器梯形控制方案。该器件具有以下突出特性：

‌关键技术创新‌：

• ‌高集成度设计‌：集成275mΩ RDS(ON) MOSFET半桥(高边+低边)，支持4A峰值输出电流
• ‌灵活控制接口‌：提供SPI(MCT8315ZR)和硬件引脚(MCT8315ZH/T)两种配置方式
• ‌高效电源管理‌：内置3.3V/5V可调降压转换器(200mA)和3.3V LDO(30mA)
• ‌先进保护机制‌：集成过流保护(OCP)、电机堵转保护、热警告/关断等多重保护
• ‌超低功耗‌：睡眠模式电流仅2.5μA(最大值)

二、硬件架构深度解析

1. 功率级设计

‌关键参数‌：

• 工作电压范围：4.5V至35V(绝对最大值40V)
• MOSFET配置：3相半桥，总RDS(ON) 275mΩ(典型值@25°C)
• 开关频率：支持高达200kHz PWM频率
• 死区时间：500ns至750ns(取决于压摆率设置)

‌驱动特性‌：

• 可编程压摆率：25/50/125/200V/μs四档可选
• 主动续流技术：减少二极管导通损耗(EN_ASR/EN_AAR)
• 延迟补偿：可配置目标延迟(0-3.2μs)消除占空比失真

2. 控制接口选项

‌ SPI版本(MCT8315ZR) ‌：

• 5MHz 16位SPI接口
• 63个可配置寄存器
• 实时故障诊断能力

‌ 硬件版本(MCT8315ZH/T) ‌：

• 通过电阻配置关键参数
• ADVANCE/MODE/SLEW引脚实现7级/4级配置
• 精简版(MCT8315ZT)去除降压转换器

三、典型应用方案

1. 汽车空调风机驱动系统

‌系统架构‌：

1. ‌电源管理‌：内置Buck为MCU供电(5V/200mA)
2. ‌位置检测‌：支持差分/单端霍尔输入
3. ‌速度控制‌：PWM输入+DIR方向控制
4. ‌保护电路‌：集成电流限制与故障指示(nFAULT)

‌工作流程‌：

• 通过PWM占空比调节电机转速
• 霍尔传感器反馈驱动换相时序
• 堵转检测自动重试(500ms/5000ms可选)
• 温度监控确保可靠运行

2. 机器人关节伺服驱动

‌创新应用特性‌：

• 超前角补偿(0-30°可调)优化转矩输出
• FGOUT引脚提供3x/1x/0.5x/0.25x换相信号
• 主动续流模式降低开关损耗
• 多种封装选项(WQFN-32，6x4mm)

四、关键设计考量

1. 热管理方案

‌热阻参数‌：

• θJA：30.4°C/W(WQFN封装)
• θJC：3.2°C/W(底部焊盘)
• 最大结温：150°C

‌散热设计建议‌：

• 使用4层PCB板设计
• 热焊盘连接≥16mm²铜箔
• 保持外壳温度<55°C(满载时)

2. 布局规范

‌关键准则‌：

• VM引脚放置10μF+0.1μF去耦电容
• 霍尔输入对间添加1-100nF滤波电容
• 功率地(PGND)与信号地(AGND)单点连接
• 开关节点走线长度<15mm

五、可靠性验证

‌严格测试标准‌：

• ESD防护：HBM ±2000V，CDM ±500V
• 高温反向偏压：125°C/96小时HTRB
• 机械振动：符合AEC-Q100要求
• 工作温度范围：-40°C至125°C