‌MCF8316A 传感器无感FOC集成FET BLDC驱动器技术文档总结

该MCF8316A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 解决方案。该MCF8316A集成了三个1/2-H电桥，具有40 V绝对最大能力和95 mΩ（高侧+低侧）的极低R DS（ON）。可调降压稳压器和LDO的电源管理功能为器件生成3.3V或5.0V电压轨，可用于为外部电路供电。
*附件：mcf8316a.pdf

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。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。MCF8316A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

• 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
  • 抗电压浪涌保护可防止过压
  • 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：8A 峰值
• 低 MOSFET 导通电阻
  • T A = 25°C 时为 95mΩ R DS（ON） （HS + LS）
• 低功耗睡眠模式
  • V VM = 24V，T A = 25°C 时为 3μA（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 75kHz 的 PWM 频率，支持低电感电机
• 无需外部电流检测电阻，内置电流检测
• 内置 3.3V ±5%、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，集成三相位BLDC/PMSM驱动、MOSFET（95mΩ RDS(ON)）、传感器无感FOC算法及保护功能。
• ‌控制方式‌：支持PWM、模拟电压、频率或I2C输入的速度控制，支持5点可配置速度曲线。
• ‌电源管理‌：4.5-35V宽电压输入，内置3.3V LDO（20mA）和可调Buck稳压器（3.3V/5V，170mA）。
• ‌保护机制‌：过流/欠压/过热保护、电机堵转检测、电压浪涌抑制等，故障状态通过nFAULT引脚指示。

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‌2. 关键功能模块‌

• ‌电机控制算法‌：
  • ‌无感FOC‌：无需编码器，通过离线电机参数提取工具（MPET）自动配置。
  • ‌启动选项‌：支持对齐启动、双对齐、初始位置检测（IPD）及慢速首周期启动。
  • ‌动态响应‌：支持主动制动（Active Brake）、反向驱动（Reverse Drive）和抗电压浪涌（AVS）。
• ‌输出配置‌：
  • ‌PWM调制‌：10-75kHz可调频率，支持连续/断续空间矢量调制。
  • ‌死区补偿‌：自动补偿MOSFET死区时间，降低电流畸变。

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‌3. 应用场景‌

• ‌典型应用‌：住宅风扇、空气净化器、洗衣机泵、汽车风扇、医疗CPAP设备等。
• ‌适用电机‌：12-24V BLDC/PMSM电机，峰值电流8A。

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‌4. 保护与诊断‌

• ‌硬件保护‌：过流（OCP）、过压（OVP）、欠压（UVLO）、热关断（TSD）。
• ‌故障诊断‌：通过I2C接口读取详细故障寄存器，支持电机堵转、无电机连接等异常检测。

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‌5. 接口与配置‌

• ‌通信接口‌：I2C接口用于实时配置和状态监控，支持EEPROM存储参数。
• ‌引脚功能‌：
  • ‌SPEED‌：支持多模式速度输入（PWM/模拟/频率/I2C）。
  • ‌FG‌：电机转速反馈输出。
  • ‌SOX‌：电流检测放大器输出。

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‌6. 性能参数‌

• ‌效率‌：Buck转换效率最高达92.5%（24V输入）。
• ‌待机功耗‌：睡眠模式电流低至3µA（24V）。

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‌总结‌：MCF8316A是一款高集成度、低功耗的BLDC驱动芯片，适用于需要精确速度控制和高可靠性的应用场景，其无感FOC算法和丰富的保护功能显著简化了系统设计。