‌MCF8316C-Q1 传感器磁场定向控制（FOC）集成FET BLDC驱动器技术文档总结

MCF8316C-Q1 为驱动峰值电流高达 8A 的速度控制 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。MCF8316C-Q1集成了三个1/2桥，具有40 V绝对最大能力和95 mΩ的极低R DS（ON）（高侧+低侧FET）。MCF8316C-Q1集成了电源管理电路，包括电压可调降压稳压器（3.3 V/5 V，170 mA）和LDO（3.3 V/20 mA），可用于为外部电路供电。
*附件：mcf8316c-q1.pdf

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I 2C命令接收速度命令。MCF8316C-Q1 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。

特性

• 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用
  • 温度等级 1 ： –40 °C ≤ T A ≤ 125 °C
• 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）
  • 使用电机参数提取工具 （MPET） 进行离线电机参数测量
  • 支持 5 点可配置速度配置文件
  • 通过正向再同步和反向驱动支持风车
  • 基于模拟、PWM、频率或 I 2C 的速度输入
  • 可配置的电机启动和停止选项
  • 抗电压浪涌 （AVS） 保护
  • 通过软启动、软停止和死区时间补偿提高声学性能
  • 通过DACOUT引脚进行可变监控
• 4.5 至 35V 工作电压（最大 40V 绝对值）
• 高输出电流能力：8A 峰值
• 低 MOSFET 导通电阻
  • T A = 25°C 时的 R DS（ON） （HS + LS） ： 95mΩ （典型值）
• 低功耗睡眠模式：参考
  • V VM = 24V，T A = 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）
• 客户可配置的非易失性存储器 （EEPROM） 用于存储器件配置
• 支持高达 60kHz 的 PWM 频率，支持低电感电机
• 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
• 用于缓解 EMI 的扩频和压摆率
• 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（5 种不同类型）
  • 过流保护 （OCP）
  • 热警告和关断 （OTW/TSD）
  • 故障状态指示引脚 （nFAULT）
  • 通过 I 2C 接口进行可选故障诊断

参数

‌1. 核心特性‌

• ‌汽车级认证‌：符合AEC-Q100 Grade-1标准（-40°C至125°C工作温度）。
• ‌集成传感器FOC算法‌：无需编程，支持离线电机参数提取工具（MPET），5点可配置速度曲线，支持模拟/PWM/频率/I2C速度输入。
• ‌宽电压范围‌：4.5V至35V工作电压（峰值40V），8A峰值输出电流，集成95mΩ RDS(ON) MOSFET（高边+低边）。
• ‌低功耗设计‌：睡眠模式电流<5µA（24V供电时），支持自动休眠功能。
• ‌集成电源管理‌：
  • 3.3V/5V可调降压稳压器（170mA）
  • 3.3V LDO稳压器（20mA）
• ‌保护机制‌：欠压锁定（UVLO）、过压保护（OVP）、5种电机堵转检测、过流保护（OCP）、热警告/关断（OTW/TSD）。

---

‌2. 关键功能‌

• ‌电机控制模式‌：
  • ‌速度控制‌（闭环PI调节，精度±1%外部时钟参考）
  • ‌扭矩控制‌（直接设置Iq_ref）
• ‌启动选项‌：对齐启动、双对齐启动、初始位置检测（IPD）、慢速首周期启动。
• ‌动态控制‌：
  • 主动制动（防电压浪涌）
  • 反向驱动支持（快速方向切换）
• ‌通信接口‌：I2C配置与诊断，支持非易失性EEPROM存储参数。

---

‌3. 典型应用‌

• ‌汽车‌：散热风扇、鼓风机模块
• ‌工业与家电‌：空气净化器、洗碗机水泵、CPAP呼吸机
• ‌低电感电机支持‌：PWM频率可配置至60kHz。

---

‌4. 设计要点‌

• ‌布局建议‌：
  • VM引脚需就近放置0.1µF陶瓷电容+大容量储能电容。
  • 散热设计：40引脚VQFN封装（7mm×5mm），热阻25.7°C/W（结到环境）。
• ‌参数配置‌：
  • 电机电阻（RPH）、电感（LPH）、反电动势常数（KtPH_N）可通过MPET自动测量或手动配置。
  • 速度环PI参数（SPD_LOOP_KP/KI）需根据负载惯性调整。

---

‌5. 保护与诊断‌

‌保护类型‌	‌触发条件‌	‌响应措施‌
欠压锁定（UVLO）	VM < 4.3V（下降阈值）	MOSFET关断，自动恢复
过流保护（OCP）	相电流 > 22A（可配置）	重试或锁存（需CLR_FLT清除）
电机堵转检测	速度异常/BEMF异常	可配置为刹车、Hi-Z或继续运行
热关断（TSD）	结温 > 175°C（FET）	立即关断，冷却后自动恢复