MCF8316D传感器无感FOC集成FET BLDC驱动器总结

该MCF8316D提供单芯片、无代码无传感器 FOC 器件，用于驱动高达 8A 峰值电流的 12 至 24V 无刷直流电机 （BLDC） 或永磁同步电机 （PMSM）。该MCF8316D集成了三个1/2桥，具有40V绝对最大能力和95mΩ的极低RDS（ON）（HS+LS FET）。MCF8316D集成了降压稳压器（3.3V/5V，170mA）和LDO（3.3V，20mA），可用于为外部电路供电。

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I2C命令接收速度命令。MCF8316D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。
*附件：mcf8316d.pdf

特性

• 安全相关认证（仅限MCF8316DULVRGFR）
  • UL 认可的组件：UL 60730-1（文件编号：E546206）
• 安全功能（仅MCF8316DULVRGFR）
  • 锁定转子保护
  • 过流（过载）保护
  • 缺相（无电机）
• 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）
  • 速度、电流、功率或电压控制
  • 正向和反向风车支持
  • 可配置的功率和速度限制
  • 导程角度调节，效率高
  • 通过软启动、软停止和死区时间补偿提高声学性能
  • 离线电机参数测量 （MPET）
  • 模拟、PWM、频率或 I2C 速度输入
  • 可配置的电机启动和停止选项
  • 高速运行的磁通减弱
  • 抗电压浪涌 （AVS） 保护
• 4.5 至 35V 工作电压（最大 40V 绝对电压）
• 高输出电流能力：8A 峰值
• 低 MOSFET 导通电阻
  • TA = 25°C时的RDS（ON） （HS + LS）：95mΩ （典型值）
• 低功耗睡眠模式：参考
  • VVM = 24V、TA = 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）
• 具有 R/W 安全性的可配置 EEPROM，用于存储设备配置
• 内置电流检测
• 内置 3.3V/5V、170mA 降压稳压器
• 内置 3.3V、20mA LDO 稳压器
• 用于禁用 （Hi-Z） 输出的专用 DRVOFF 引脚
• 扩频、PWM抖动和压摆率，用于降低EMI
• 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
  • 可配置的电流限制
  • 热警告和关断 （OTW/TSD）
  • 故障状态指示引脚 （nFAULT）
  • 通过 I2C 接口进行可选故障诊断

参数

方框图

1. 主要特性

• ‌功能安全‌：支持IEC-60730-1功能安全系统设计（仅MCF8316DULVRGFR型号）
• ‌保护功能‌：包括堵转保护、过流保护、缺相保护等
• ‌驱动能力‌：三相BLDC/PMSM电机驱动，峰值电流8A
• ‌控制算法‌：集成无传感器磁场定向控制(FOC)
• ‌输入方式‌：支持模拟、PWM、频率或I2C速度输入
• ‌工作电压‌：4.5-35V（绝对最大值40V）
• ‌低功耗‌：睡眠模式电流低至5μA（最大值）

2. 关键应用

• 无刷直流电机模块
• 洗衣机/洗碗机泵
• 空气净化器和加湿器风扇
• 家用和商用风扇
• 投影仪色轮

3. 技术特点

• ‌集成设计‌：单芯片解决方案，无需外部编码
• ‌功率管理‌：集成3.3V/5V降压稳压器(170mA)和3.3V LDO(20mA)
• ‌保护机制‌：
  • 电源欠压锁定(UVLO)
  • 过压保护(OVP)
  • 电机锁定检测
  • 可配置电流限制
  • 热警告和关断(OTW/TSD)
• ‌通信接口‌：I2C接口用于配置和诊断

4. 控制功能

• ‌速度控制‌：闭环PI控制
• ‌功率控制‌：输入DC功率调节
• ‌电流控制‌：扭矩生成电流(iq)控制
• ‌电压控制‌：电机端电压调节
• ‌输入参考曲线‌：支持线性、阶梯和正反转三种模式

5. 启动与运行

• ‌启动方式‌：支持对齐、双对齐、初始位置检测(IPD)和慢速首周期启动
• ‌运行模式‌：
  • 开环运行：用于电机加速
  • 闭环运行：基于反电动势观测器的FOC控制
• ‌制动方式‌：提供多种停止选项包括滑行、循环、低边制动、高边制动和主动降速

6. 保护功能

• 电压相关：欠压、过压保护
• 电流相关：过流保护、硬件/软件锁定电流限制
• 温度相关：过热警告和关断
• 电机状态：堵转检测、无电机检测
• 其他：EEPROM故障、I2C CRC故障等

7. 封装与订购信息

• 封装类型：40引脚VQFN
• 封装尺寸：7.00mm × 5.00mm
• 订购型号：
  • MCF8316DVRGFR（非UL认证）
  • MCF8316DULVRGFR（UL认证）

该文档详细介绍了MCF8316D的功能特性、电气参数、应用设计指南和寄存器配置，为开发人员提供了完整的无传感器BLDC电机驱动解决方案。