‌MCF8315A 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MCF8315A为驱动峰值电流高达 4A 的速度控制的 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 解决方案。该MCF8315A集成了三个 1/2 桥，具有 40 V 绝对最大能力和 240 mΩ 的低 R DS（ON）（高侧 + 低侧 FET）。MCF8315A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：mcf8315a.pdf

FOC 算法配置可以存储在非易失性 EEPROM 中，这允许器件在配置后独立运行。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。MCF8315A中集成了大量保护功能，旨在保护器件、电机和系统免受故障事件的影响。

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）
  • 基于模拟、PWM 和频率的速度输入模式：仅当 MCF8315A 配置为备用设备 （DEV_MODE = 0b） 时才可用
  • 基于 I 2C 的速度输入模式：可用于睡眠 （DEV_MODE = 1b） 和待机设备 （DEV_MODE = 0b）。
  • 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
  • 抗电压浪涌 （AVS） 保护
  • 通过自动死区时间补偿提高声学性能
• 4.5 至 35V 工作电压（最大 40V 绝对值）
• 高输出电流能力：4A 峰值
• 低 MOSFET 导通电阻
  • T A = 25°C 时的 R DS（ON） （HS + LS）：240mΩ（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）
• 支持高达 75kHz 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

方框图

‌1. 核心特性‌

• ‌集成化设计‌：单芯片解决方案，集成三相BLDC/PMSM驱动、传感器less FOC算法及功率MOSFET（总导通电阻240mΩ）。
• ‌工作范围‌：宽电压输入（4.5-35V，峰值40V），支持4A峰值输出电流。
• ‌控制接口‌：
  • 支持PWM、模拟电压、频率或I2C速度输入模式。
  • 提供5点可配置速度曲线（线性/阶梯/正反转模式）。
• ‌电源管理‌：
  • 集成3.3V/20mA LDO和可调Buck稳压器（3.3V/5V，170mA）。
  • 低功耗睡眠模式（5μA @24V）。
• ‌保护功能‌：
  • 过流（OCP）、过压（OVP）、欠压（UVLO）、电机堵转检测（5种类型）、温度警告/关断（OTW/TSD）。
  • 故障指示引脚（nFAULT）及I2C诊断接口。

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‌2. 关键功能‌

• ‌无传感器FOC控制‌：
  • 无需编码器，支持离线电机参数自动测量（MPET工具）。
  • 支持正向/反向同步、抗电压浪涌（AVS）保护。
• ‌电流检测‌：内置电流传感，无需外部分流电阻。
• ‌EMI优化‌：可调压摆率（25-200V/µs）和扩频技术。
• ‌动态控制‌：
  • 支持电机初始状态检测（静止/正转/反转启动）。
  • 提供对齐制动、IPD定位、慢速首周期等多种启动模式。

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‌3. 应用场景‌

• ‌消费电子‌：空气净化器、加湿器风扇、洗碗机水泵。
• ‌工业设备‌：无人机云台、服务器风扇。
• ‌汽车电子‌：车载风扇、鼓风机模块。
• ‌医疗设备‌：CPAP呼吸机。

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‌4. 封装与配置‌

• ‌封装‌：40引脚VQFN（7mm×5mm），带散热焊盘。
• ‌型号差异‌：
  • ‌MCF8315A1V‌：硬件引脚配置模式（SPEED_MODE通过引脚设置）。
  • ‌MCF8315AS‌：支持I2C接口配置（SPI变体）。

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‌5. 保护机制‌

• ‌电源保护‌：UVLO（4.3V开启/4.1V关闭）、OVP（34V阈值）。
• ‌电机保护‌：堵转检测、反向驱动保护（RVS_DR_EN）。
• ‌热管理‌：OTW（145°C警告）、TSD（175°C关断）。

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‌6. 设计支持‌

• ‌典型电路‌：
  • Buck稳压器需外接电感（47μH/22μH）或电阻（22Ω）。
  • 电荷泵需1μF电容（CP引脚）。
• ‌布局建议‌：优先缩短高电流路径，AGND/PGND分区布局。