‌MCP8027三相无刷直流电机栅极驱动器技术解析与应用指南

Microchip Technology MCP8027三相无刷直流（BLDC）电机栅极驱动器包括三个集成式半桥驱动器。三个半桥驱动器可在12V峰值输出电流时提供0.5A电流，用于驱动高侧和低侧NMOS MOSFET晶体管。这些BLDC电机栅极驱动器集成了两个LDO稳压器、一个降压稳压器、一个过热传感器、一个比较器和电源监控比较器。MCP8027栅极驱动器的工作温度范围为-40°C至150°C，电压范围为6V至28V 。

数据手册：*附件：Microchip Technology MCP8027 3相无刷直流电机栅极驱动器数据手册.pdf

MCP8027栅极驱动器具有5μA典型静态电流（睡眠模式）、热关断功能以及6V至40V输入电压范围。这些驱动器采用40引线5mmx5mm QFN和48引线7mmx7mm TQFP封装（带裸露焊盘（EP））。MCP8027驱动器用于家用电器、永磁同步电机（PMSM）控制、业余飞机和通风电机。

特性

• 静态电流：
  • 睡眠模式：5µA（典型值）
  • 待机模式：<200 µA
• 三个半桥驱动器
  • 针对高边 NMOS 和低边 NMOS MOSFET 的独立输入控制
  • 峰值输出电流：0.5A（12V时）
  • 直通保护
  • 过流和短路保护
• 固定输出线性稳压器
  • 5 V 下 30 mA
  • 12 V 下 30 mA
• 三个运算放大器
• 输入电压范围：6 V至40 V
• 可调输出降压稳压器（750mW）
• 带DAC基准的过流比较器
• 电平转换器
• 工作电压范围：6V至28V
• 降压稳压器欠压锁定：4V
• 欠压锁定 (UVLO)：5.5V（降压除外）
• 过压锁定 (OVLO)：32V

特性曲线

‌MCP8027三相无刷直流电机栅极驱动器技术解析与应用指南‌

‌一、核心特性与架构概述‌

MCP8027是Microchip推出的高集成度3相BLDC电机驱动解决方案，集成了半桥驱动器、电源管理模块及多重保护功能。关键特性包括：

• ‌驱动能力‌：支持外部NMOS/NMOS对，峰值输出电流0.5A@12V，具备防直通、过流及短路保护。
• ‌电源管理‌：内置750mW降压稳压器（Buck）、5V/12V LDO（各30mA输出），满足MCU及传感器供电需求。
• ‌工作范围‌：输入电压6-40V，工作温度-40°C至+150°C，适用于工业及消费级应用。
• ‌低功耗模式‌：睡眠模式典型静态电流仅5µA，适合电池供电场景。

‌功能框图‌显示其集成三个半桥驱动器、电平转换器、电流检测放大器及通信接口，构成完整的电机控制单元。

二、通信与控制接口‌

1. ‌DE2通信协议‌
   • 半双工UART（9600bps），用于配置寄存器及故障监控。例如：
     • SET_CFG_0 0x81：配置MOSFET保护阈值。
     • STATUS_0 0x85：读取温度/电压故障状态。
   • 报文格式：8位数据+起始/停止位，开漏输出需外接上拉电阻。
2. ‌PWM输入控制‌
   • PWMxH/L引脚支持直接输入，内部47kΩ下拉电阻确保默认低电平。
   • 空白时间（500ns-4µs）可过滤开关瞬态干扰。

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‌三、典型应用场景‌

1. ‌工业电机控制‌
   通过电流检测放大器（I_OUTx）实现闭环控制，结合DAC设定过流阈值（0.991V-4.503V可调）。
2. ‌传感器less BLDC启动‌
   • ‌六步换向‌：通过PHA/PHB/PHC检测反电动势，需配置Lock→Ramp→Run状态机。
   • ‌初始对齐‌：激活Phase B低侧+Phase A/C高侧，固定转子位置。
3. ‌低功耗设备‌
   睡眠模式下关闭驱动器和LDO，仅保留电压监测，通过CE引脚或HV_IN1唤醒。

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‌四、设计注意事项‌

• ‌热管理‌：QFN封装θJA=37°C/W，需优化PCB散热布局。
• ‌故障处理‌：OVLO/UVLO触发时立即关闭驱动，需通过CE引脚清除故障。
• ‌EMC优化‌：MOSFET栅极串联10-75Ω电阻抑制振铃。

‌典型应用电路‌参考数据手册Figure 2-4，包含自举二极管、栅极电阻及TVS保护网络。