‌MCF8315D传感器磁场定向控制(FOC)集成FET无刷直流电机驱动器技术文档总结

该MCF8315D为驱动峰值电流高达 4A 的 12 至 24V 无刷直流电机 （BLDC） 或永磁同步电机 （PMSM） 的客户提供单芯片、无代码无传感器 FOC 器件。该MCF8315D集成了三个 1/2 桥，具有 40V 绝对最大能力和 240/250/265mΩ 的极低 RDS（ON）（高侧 + 低侧 FET）。MCF8315D集成了电源管理电路，包括电压可调降压稳压器（3.3V/5V，170mA）和LDO（3.3V，20mA），可用于为外部电路供电。

FOC算法配置可以存储在非易失性EEPROM中，这允许器件在配置器件后独立运行。该器件通过PWM输入、模拟电压、变频方波或I2C命令接收速度命令。MCF8315D中集成了大量保护功能，旨在保护设备、电机和系统免受故障事件的影响。
*附件：mcf8315d.pdf

特性

• 具有集成无传感器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）
  • 速度、电流、功率和电压控制
  • 正向和反向风车支持
  • 可配置的功率和速度限制
  • 导程角度调节，效率高
  • 通过软启动、软停止和死区时间补偿提高声学性能
  • 使用电机参数提取工具 （MPET） 进行离线电机参数测量
  • 基于模拟、PWM、频率或 I2C 的速度输入
  • 可配置的电机启动和停止选项
  • 高速运行的通量减弱
  • 抗电压浪涌 （AVS） 保护
  • 通过DACOUT引脚进行可变监控
• 4.5 至 35V 工作电压（最大 40V 绝对电压）
• 高输出电流能力：4A 峰值
• 低 MOSFET 导通电阻
  • RGF：RDS（ON）（H+L） TJ=25°C时：240mΩ（典型值）
  • RRY：TJ=25°C时RDS（ON）（H+L）：250mΩ（典型值）
  • PWP：TJ=25°C时RDS（ON）（H+L）：265mΩ（典型值）
• 低功耗睡眠模式：参考
  • VVM = 24V、TA = 25°C时为5μA（最大值）
• 速度环路精度：3%（内部时钟）和1%（外部时钟基准）
• 具有 R/W 安全性的可配置 EEPROM，用于存储设备配置
• 不需要外部电流检测电阻;使用内置电流检测
• 内置 3.3V、20mA LDO 稳压器
• 内置 3.3V/5V、170mA 降压稳压器
• 用于禁用 （Hi-Z） 输出的专用 DRVOFF 引脚
• 扩频、PWM 抖动和压摆率，可降低 EMI
• 集成保护功能套件
  • 电源欠压锁定 （UVLO）
  • 电源过压保护 （OVP）
  • 电机锁检测
  • 可配置的电流限制
  • 热警告和关断 （OTW/TSD）
  • 故障状态指示引脚 （nFAULT）
  • 通过 I2C 接口进行可选故障诊断

参数

方框图

‌1. 核心特性‌

• ‌集成化设计‌：单芯片解决方案，集成3相BLDC/PMSM驱动、传感器less FOC算法及功率管理模块（Buck/LDO稳压器）。
• ‌关键参数‌：工作电压4.5-35V（峰值40V），输出电流4A（峰值），MOSFET导通电阻低至240mΩ（RGF型号）。
• ‌控制方式‌：支持PWM/模拟/频率/I2C多种速度输入，内置EEPROM存储配置参数，支持独立运行。

‌2. 功能模块‌

• ‌功率输出级‌：集成3个半桥，支持100%占空比，电荷泵提供高侧驱动电压。
• ‌控制接口‌：
  • 速度控制：支持线性/阶梯/双向速度曲线配置。
  • 保护功能：包含欠压锁存(UVLO)、过流保护(OCP)、温度警告/关断(OTW/TSD)等。
• ‌电源管理‌：
  • 可调Buck稳压器（3.3V/5V, 170mA）和LDO（3.3V, 20mA）为外部电路供电。
  • 支持电感/电阻模式切换以适应不同负载需求。

‌3. 电机控制算法‌

• ‌启动模式‌：提供对齐(Align)、双对齐(Double Align)、初始位置检测(IPD)和慢速首周期启动选项。
• ‌闭环控制‌：
  • 速度/功率/电流/电压四种闭环控制模式。
  • 弱磁控制(Flux Weakening)支持超额定转速运行。
• ‌动态响应‌：可配置加速度/减速率，主动制动(Active Braking)抑制电压浪涌。

‌4. 保护机制‌

• ‌实时监测‌：通过nFAULT/ALARM引脚报告故障，支持I2C诊断接口。
• ‌关键保护‌：
  • 电机堵转检测
  • 输入电压浪涌抑制(AVS)
  • 多重温度保护（警告/关断双阈值）

‌5. 应用场景‌

• 家电领域：洗衣机泵、空气净化器风扇
• 工业设备：小型家用电器、住宅通风系统
• 优势：无需编码，通过GUI工具快速配置，适合批量生产。

‌6. 封装选项‌

• 提供三种封装：40引脚VQFN(7x5mm)、32引脚WQFN(6x4mm)、24引脚HTSSOP，均带散热焊盘。

文档包含完整的寄存器映射表、电气特性参数及典型应用电路设计指南，适用于12-24V无刷电机驱动方案开发。