Texas Instruments MCF8361A无传感器磁场定向控制 (FOC) 三相无刷直流电机 (BLDC) 驱动器提供单芯片、无代码、无传感器FOC解决方案，用于驱动速度控制12V至24V BLDC或永磁同步电机 (PMSM)，具有8A峰值电流能力。MCF8316A集成了三个1/2H桥，具有40V绝对最大电压和95mΩ超低R DS(ON) （高侧和低侧结合）。可调降压稳压器和LDO的电源管理系列能够生成3.3V或5.0V电压轨，可用于为外部电路供电。

数据手册：*附件：Texas Instruments MCF8361A无传感器FOC三相BLDC驱动器数据手册.pdf

算法配置可存储在非易失性EEPROM中，一旦配置，该器件即可独立工作。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。Texas Instruments MCF8316A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

• 集成电机控制算法的三相BLDC电机驱动器
  • 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
  • 可配置电机启动和停止选项
  • 防电压浪涌保护可防止过压
  • 通过自动死区时间补偿提高声学性能
  • 通过DACOUT进行可变监控
• 4.5V至35V工作电压（绝对最大值40V）
• 高峰值输出电流：8A
• 低MOSFET导通电阻，95mΩ RDS(ON) (HS + LS)，T A =+25°C时
• 速度环路精度
  • 3%（内部时钟）
  • 1%（外部时钟基准）
• 低功耗休眠模式，3µA（最大值），V VM =24V、T A =+25°C时
• 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75kHz PWM频率，支持低电感电机
• 内置电流检测功能，无需外部电流检测电阻器
• 内置3.3V (5%)、20mA LDO稳压器
• 内置3.3V/5V、170mA降压稳压器
• DRVOFF独立引脚禁用输出
• 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)
  • 电机锁定检测（5种不同类型）
  • 电荷泵欠压 (CPUV)
  • 过流保护 (OCP)
  • 热警告和热关断 (OTW/OTSD)
  • 故障条件指示引脚 (nFAULT)
  • 可选择通过I^2^C接口进行故障诊断

简化示意图

框图

基于MCF8316A的无传感器FOC三相BLDC驱动器技术解析

一、MCF8316A概述

Texas Instruments推出的MCF8316A是一款高度集成的无传感器磁场定向控制(FOC)三相BLDC驱动器，专为12-24V无刷直流电机设计，峰值输出电流可达8A。该器件采用40引脚VQFN封装(7mm×5mm)，集成了功率MOSFET、控制算法和电源管理功能，提供完整的电机驱动解决方案。

二、核心特性

1. 先进控制算法

• ‌无传感器FOC控制‌：无需编码器或霍尔传感器即可实现精确电机控制
• ‌ 离线电机参数提取工具(MPET) ‌：简化电机参数配置过程
• ‌5点可配置速度曲线‌：支持复杂速度控制需求
• ‌正反转同步支持‌：包括正向再同步和反向驱动功能
• ‌多种速度输入方式‌：支持模拟电压、PWM、频率或I2C指令输入

2. 电源管理

• ‌宽工作电压范围‌：4.5-35V(绝对最大值40V)
• ‌集成电源转换器‌：
  • 3.3V ±5% LDO(最大20mA)
  • 3.3V/5V可调降压转换器(最大170mA)
• ‌低功耗睡眠模式‌：待机电流仅3µA(最大值，VVM=24V)

3. 保护功能

• 电源欠压锁定(UVLO)
• 5种电机堵转检测
• 过流保护(OCP)
• 热警告和关断(OTW/TSD)
• 故障指示引脚(nFAULT)

三、应用领域

MCF8316A广泛应用于：

• 无刷直流电机模块
• 家用和商用风扇
• 空气净化器和加湿器风扇
• 洗衣机和洗碗机水泵
• 汽车风扇和鼓风机
• 医疗CPAP鼓风机

四、技术细节解析

1. 功率级设计

• ‌集成MOSFET‌：总导通电阻(RDS(ON))仅95mΩ(高边+低边，25°C时)
• ‌高开关频率‌：支持高达75kHz PWM频率，适合低电感电机
• ‌内置电流检测‌：无需外部电流检测电阻

2. 控制接口

• ‌速度输入灵活性‌：
  • 模拟电压(0-3V对应速度范围)
  • PWM输入(0.01-95kHz频率范围)
  • 频率输入(3-32767Hz)
  • I2C数字指令
• ‌配置存储‌：非易失性EEPROM存储设备配置参数

3. 关键性能参数

• ‌速度环精度‌：内部时钟3%，外部时钟1%
• ‌输出死区时间‌：500-3400ns(取决于压摆率设置)
• ‌压摆率控制‌：13-280V/µs可调，优化EMI性能

五、典型应用设计要点

1. ‌电源设计‌：
   • 建议在VM引脚并联0.1μF陶瓷电容和1个电解电容
   • 电容耐压至少为工作电压的两倍
   • 电源电压上升速率不超过4V/µs
2. ‌布局指南‌：
   • 功率地和信号地分开布局
   • 缩短功率回路路径以降低寄生电感
   • 为CP引脚配置1μF 16V陶瓷电容
3. ‌热管理‌：
   • 结温范围：-40°C至150°C
   • 热阻参数：θJA=25.7°C/W
   • 建议进行热仿真确保散热充分

六、调试与优化

MCF8316A提供了丰富的配置选项：

• 通过Motor Parameter Extraction Tool(MPET)自动提取电机参数
• 可配置启动和停止行为
• 灵活的死区时间补偿改善声学性能
• 扩频和压摆率控制优化EMI性能

开发时可借助MCF8316A EVM GUI进行参数调试，参考官方提供的MCF8316A调谐指南可加速开发进程。