无驱动器(采用MP6540 设计无刷直流电机驱动器)

Posted 2023-05-28

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简介

MPS 近日推出一款具有6个功率 MOSFET 的集成式紧凑型栅极驱动器电路，即MP6540 系列，具体包括 MP6540A、MP6540H 和 MP6540HA。MP6540 是一款三相无刷直流 (BLDC) 电机驱动器，它集成了由6个 N 沟道功率 MOSFET 组成的三个半桥。

传统的电机驱动器架构结合了电机驱动器芯片和功率 MOSFET。对三相 BLDC 电机而言，它需要6个外部 MOSFET 来形成三个桥臂来驱动每个相绕组。但传统架构需要较大的电路板，已经无法适应电路日渐小型化的发展趋势。

下面我们将讨论MP6540 及其相关器件具备的优势。

MP6540 解决了传统电机驱动器架构的缺点。它可以在高达 35V 的电源电压下工作，并支持 100% 占空比操作。 MP6540具有低导通电阻、集成双向电流采样放大器和故障指示输出等特性。它集成了6个 MOSFET 及其相应驱动器，并采用小尺寸 QFN-26 (5mmx5mm) 封装。

其集成电流采样电路可以在每个桥臂的下管MOSFET 中进行双向电流测量，从而避免了外部电流采样电路带来的尺寸与成本问题。 MP6540还具有过温保护 (OTP)、欠压锁定 (UVLO)和过温关断等保护功能。图 1 所示为 MP6540 的功能框图。

图1: MP6540功能框图

图 2 显示了 MP6540 的两层散热测试PCB板。该PCB为2.5cmx2.5cm大小，铜厚1oz，覆铜面积6.25cm2。电路板尺寸可以根据不同的散热要求进行调节。

图2: 散热测试芯片

在常用的120° 方波驱动控制条件之下，散热测试结果表明了MP6540出色的散热性能。如图 3所示，在 13V 输入电压 (VIN) 和 1.4A 输出电流 (IOUT) 条件下，温升为8°C。

图3: 8°C 温升 (13V VIN，1.4A IOUT)

如图 4所示，在24V VIN 和4A IOUT条件下，温升为 41°C 。这意味着， VIN 和IOUT的提高将导致温度升高。

图4: 41°C 温升(24V VIN，4A IOUT)

凭借出色的散热性能， MP6540 及其相关器件可适用于多种三相 BLDC 驱动器应用。

MP6540 和 MP6540A 可在 1 秒内提供高达 10A 的峰值电流或 3A 的连续电流。MP6540H 和 MP6540HA 可以提供 6A 的峰值电流或 5A 的连续电流。此外，MP6540A 和 MP6540HA 包括独立的上管 (HS) 和下管 (LS) 输入。

表 1 对MP6540系列产品进行了比较。其主要差别在于 VIN 范围、IOUT 和输入逻辑信号。

表1: MP6540系列产品比较

所有 MP6540 系列产品都提供电流采样功能，以实现实时、精确的电流测量、控制和电机保护。

图 5 为MP6540H 的内部电流采样电路。其输出可通过外部电阻器 (RTERM) 和参考电压 (VREF) 来设置。两个等值电阻连接到 ADC 电源和地，接地用于终止输出。

图5: MP6540H内部电流检测电路

图 6 所示为电流测量电路 (CH3: SOB) 的输出随实际 IOUT变化的测量波形。它省去了外部电流测量电路所需的成本与空间，从而实现了更小、更简单且性价比更高的电机驱动器解决方案。

图 6：电流检测输出（CH3：SOB）与实际电流（CH4：IOUT）关系图

本文综述了 MP6540 系列器件所具备的优势。该系列包括 MP6540A、MP6540H 和 MP6540HA，均具有高度集成、高度适应性、出色的散热性能和快速电流测量及其他优势。