深入剖析L6235：三相无刷直流电机DMOS驱动芯片的卓越之选

在电子工程师的世界里，寻找一款性能卓越、功能丰富的三相无刷直流电机驱动芯片是一项重要任务。L6235作为一款DMOS全集成三相电机驱动器，凭借其出色的特性和广泛的应用场景，成为了众多工程师的首选。今天，我们就来深入剖析这款芯片，探索它的奥秘。

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一、L6235概述

L6235采用BCD技术，将隔离的DMOS功率晶体管与CMOS和双极电路集成在同一芯片上，具备过流保护功能。它包含驱动三相无刷直流电机所需的所有电路，如三相DMOS桥、恒定关断时间PWM电流控制器以及单端霍尔传感器解码逻辑。该芯片有PowerSO36和SO24 (20 + 2 + 2)两种封装可供选择，适用于不同的应用需求。

二、关键特性

（一）电气特性

1. 宽工作电压范围：工作电源电压为8 - 52 V，能适应多种电源环境。
2. 高输出电流能力：输出峰值电流可达5.6 A（直流2.8 A），满足大多数电机的驱动需求。
3. 低导通电阻：在 (T{j}=25^{circ} C) 时，(R{DS(ON)}) 典型值为0.3  ，降低了功率损耗。
4. 高工作频率：工作频率最高可达100 KHz，可实现快速的电机控制。

（二）保护功能

1. 非耗散过流检测与保护：能有效检测并保护高侧功率MOSFETs免受过大电流的损害。
2. 热关断保护：当芯片温度过高时，自动关断以防止损坏。
3. 欠压锁定：确保在电源电压过低时，芯片不会异常工作。

（三）其他特性

1. 霍尔效应解码逻辑：支持60°和120°霍尔效应解码，可适配不同类型的电机。
2. 制动功能：可实现电机的快速制动。
3. 转速计输出：用于速度闭环控制，方便实现精确的速度调节。
4. 交叉传导保护：通过设置死区时间，防止桥臂中两个功率MOSFETs同时导通，提高了芯片的可靠性。
5. 集成快速续流二极管：简化了外部电路设计。

三、引脚功能

L6235的引脚功能丰富，每个引脚都有特定的用途。例如：

• H1、H2、H3：单端霍尔效应传感器输入引脚，用于获取电机的位置信息。
• DIAG：诊断输出引脚，可用于检测过流和热保护状态。
• SENSEA、SENSEB：与功率地之间连接传感功率电阻，用于检测桥电流。
• RCOFF：设置电流控制器的关断时间。
• TACHO：转速计输出引脚，提供频率到电压的转换输出。

工程师在设计电路时，需要根据具体需求正确连接这些引脚。你是否在引脚连接方面遇到过一些难题呢？

四、电路工作原理

（一）功率级与电荷泵

L6235集成了三相桥，由6个功率MOSFETs组成，每个MOSFET都有一个内在的快速续流二极管。开关模式由PWM电流控制器和霍尔效应传感器解码逻辑生成。为了驱动桥中的上晶体管，需要一个高于电源电压的栅极驱动电压，通过内部振荡器和几个外部组件实现电荷泵电路来获得自举电源 (V_{BOOT}) 。

（二）PWM电流控制

芯片采用恒定关断时间PWM电流控制器，通过检测外部传感电阻上的电压降来控制桥电流。当传感电阻上的电压降大于参考输入引脚VREF的电压时，比较器触发单稳态，使桥关断。在单稳态时间内，电机电流在桥的上半部分以慢衰减模式循环，单稳态超时后，桥再次导通。

（三）慢衰减模式

在关断时间内，下功率MOSFET关断，电流在桥的上半部分循环，由于线圈上的电压较低，电流缓慢衰减。经过死区时间后，上功率MOSFET进入同步整流模式，降低续流二极管的阻抗和相关的导通损耗。

（四）解码逻辑

支持60°和120°霍尔传感器序列，根据霍尔传感器的信号生成功率级所需的序列。

（五）转速计

转速计输出引脚TACHO将每个来自H1引脚的脉冲整形为固定和可调长度的脉冲，用于速度闭环控制。

五、应用注意事项

（一）输出电流能力与IC功率耗散

在设计应用电路时，需要根据输出电流和IC功率耗散的关系，选择合适的封装和足够大的板上铜散热面积，以确保芯片的结温在安全范围内（最大125 °C）。

（二）热管理

不同的封装和安装方式对芯片的热性能有影响，需要根据实际情况进行合理的热管理。例如，PowerSO36封装在不同的安装条件下，热阻不同，工程师需要根据具体需求选择合适的安装方式。

（三）元件选择

在典型应用中，需要选择合适的元件值。例如，在电源引脚 (VS{A}) 、 (VS{B}) 和地之间放置一个100 nF - 200 nF的高质量陶瓷电容，以改善电源的高频滤波和减少开关产生的高频瞬变。

（四）布线设计

在PCB布局中，应尽量缩短 (SENSE{A}) 、 (SENSE{B}) 与传感电阻 (R_{SENSE}) 之间的走线长度，传感电阻应选择无感电阻，以最小化电阻上的di/dt瞬变。同时，建议将功率地和信号地分开。

六、总结

L6235作为一款功能强大的三相无刷直流电机驱动芯片，具有宽工作电压范围、高输出电流能力、多种保护功能等优点。在实际应用中，工程师需要深入了解其特性和工作原理，合理选择元件和进行PCB布局，以充分发挥其性能。你在使用L6235芯片时，有没有一些独特的经验或见解呢？欢迎在评论区分享。