Texas Instruments MCT8315A FET无刷直流 (BLDC) 驱动器是单片、无代码、无传感器梯形控制三相BLDC电机驱动器，具有3kHz电气频率。该BLDC驱动器设计用于需要高达4A峰值电流的12V至24V BLDC电机。MCT8315A驱动器集成了三个½桥，具有40V绝对最大电压和240mΩ（高侧+低侧FET）低R DS(ON) 。该BLDC驱动器具有内置电源管理电路，包括可用于为外部电路供电的电压可调降压稳压器和LDO。

数据手册：*附件：Texas Instruments MCT8315A FET BLDC驱动器数据手册.pdf

MCT8315A驱动器具有3%速度环路精度（内部时钟）和1%精度（外部时钟基准）。集成的保护特性包括电源欠压闭锁 (UVLO)、电源过压保护 (OVP)、电机锁定检测、过流保护 (OCP)、过热警告和关断。典型应用包括BLDC电机模块、机器人真空抽吸电机、摩托车燃油泵和CPAP机。

特性

• 集成无传感器电机控制算法的三相BLDC电机驱动器
  • 无代码高速梯形控制
  • 支持高达3kHz（电气频率）
  • 超快启动：<50ms
  • 快速减速：<150ms
  • 支持120°或150°调制，提高声学性能
  • 通过正向重新同步和反向驱动支持风车
  • 模拟、PWM、频率或基于I^2^C的速度输入
  • 主动消磁支持减少功率损耗
  • 可配置电机启动和停止选项
  • 闭合速度/电源环路选项
  • 防电压浪涌 (AVS) 保护 可防止电机减速时出现直流总线电压尖峰
• 客户可配置非易失性存储器 (EEPROM)，用于存储器件配置
• 支持高达100kHz PWM频率，支持低电感电机
• 无需外部电流检测电阻器，采用内置电流检测
• 内置3.3V、20mA LDO稳压器
• 内置3.3V/5V、170mA降压稳压器
• 专用DRVOFF引脚，禁用 (Hi-Z) 输出
• 扩频和转换率，用于降低EMI
• 整套集成保护特性：
  • 电源欠压闭锁 (UVLO)
  • 电源过压保护 (OVP)
  • 电机锁定检测（5种不同类型）
  • 过流保护 (OCP)
  • 过热警告和关断 (OTW/TSD)
  • 故障状态指示引脚 (nFAULT)
  • 通过I^2^C接口可选故障诊断

框图

简化示意图

基于MCT8315A的无传感器BLDC电机驱动器技术解析

引言

德州仪器(TI)的MCT8315A是一款高度集成的三相无传感器梯形控制BLDC(无刷直流)电机驱动器，专为需要高速运行(最高3kHz电气频率)或极快启动时间(<50ms)的应用而设计。本文将深入解析该器件的关键特性、工作原理及应用设计要点。

一、MCT8315A核心特性

1.1 主要技术参数

• ‌工作电压范围‌：4.5-35V(绝对最大值40V)
• ‌输出电流能力‌：4A峰值
• ‌MOSFET导通电阻‌：240mΩ(典型值，高边+低边)
• ‌低功耗睡眠模式‌：5μA(最大值，VVM=24V)
• ‌速度环路精度‌：3%(内部时钟)或1%(外部时钟参考)

1.2 集成功能亮点

• ‌集成功率管理‌：包含可调降压稳压器(3.3V/5V, 170mA)和LDO(3.3V, 20mA)
• ‌无代码传感器less控制‌：支持高达3kHz电气频率
• ‌快速启动‌：启动时间<50ms，减速时间<150ms
• ‌多种调制方式‌：支持120°或150°调制以改善声学性能

二、关键功能解析

2.1 电机控制算法

MCT8315A采用先进的梯形控制算法，提供多种启动配置：

• ‌对齐启动‌：通过直流电流强制对齐转子位置
• ‌双对齐启动‌：提高启动可靠性
• ‌ 初始位置检测(IPD) ‌：利用电感变化确定转子位置
• ‌慢速第一周期‌：低频率启动实现平滑加速

2.2 保护机制

器件集成了全面的保护功能：

• ‌ 电源欠压锁定(UVLO) ‌
• ‌ 过压保护(OVP) ‌
• ‌5种电机锁定检测机制‌
• ‌ 过流保护(OCP) ‌
• ‌ 热警告和关断(OTW/TSD) ‌
• ‌ 故障状态指示引脚(nFAULT) ‌

三、典型应用设计

3.1 电源设计要点

• ‌输入电容选择‌：建议使用0.1μF陶瓷电容加一个bulk电容并联
• ‌电荷泵设计‌：需外接1μF/16V陶瓷电容(CP-VM)和47nF电容(CPH-CPL)
• ‌降压稳压器配置‌：可选择电感模式(47μH或22μH)或电阻模式(22Ω)

3.2 PCB布局建议

• ‌功率地(PGND)布局‌：应保持低阻抗连接
• ‌散热设计‌：40引脚VQFN封装热阻θJA为28°C/W
• ‌信号隔离‌：模拟和数字地应分开布局并在单点连接

四、性能优化技巧

4.1 高速运行优化

• ‌使用混合换相模式‌：低速时采用BEMF积分，高速时切换至零交叉检测
• ‌动态消磁检测‌：实现精确的零交叉点检测
• ‌调整BEMF阈值‌：根据电机特性优化BEMF_THRESHOLD1/2参数

4.2 声学性能改善

• ‌150°调制模式‌：可减少转矩脉动
• ‌变速换相‌：动态调整Hi-Z周期(30°-60°)
• ‌导前角控制‌：可配置±3.6°的导前角(通过LD_ANGLE参数)

五、典型应用场景

1. ‌机器人真空吸尘器电机‌
2. ‌摩托车燃油泵‌
3. ‌家电风扇和泵‌
4. ‌汽车风扇和鼓风机‌
5. ‌CPAP(持续正压通气)设备‌

结语

MCT8315A通过高度集成的设计实现了无传感器BLDC电机控制解决方案，显著减少了外围元件数量和系统复杂度。其快速启动、高速运行能力和丰富的保护功能使其成为各种电机驱动应用的理想选择。设计人员应充分利用其可配置参数优化特定应用的性能，同时注意PCB布局和热管理以确保可靠性。