聊聊芯片說明書datasheet——以國產(chǎn)三相無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片為例

老虎說芯|Tiger Chip|

2024-09-29 09:15:13 547

datasheet是芯片的使用說明書，里面有芯片的產(chǎn)品簡述、功能描述、特點(diǎn)、應(yīng)用、封裝、管腳圖、內(nèi)部框圖、極限參數(shù)、電氣參數(shù)等信息。今天，我們就來聊聊一款功能強(qiáng)大、特點(diǎn)豐富的三相無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。我們會(huì)以一個(gè)輕松有趣的方式，分步驟地剖析其datasheet，讓大家對這款芯片有一個(gè)*而深入的了解。

1.產(chǎn)品簡述

M芯片是一款專為三相無刷電機(jī)設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)芯片，最大的特點(diǎn)是它的工作電壓最高可達(dá)35V，最大驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到1.5A。

主要功能與特點(diǎn)

解釋如下：

電流與阻抗：Imax=1.5A；

上臂橋輸出阻抗0.6Ω，下臂橋輸出阻抗0.5Ω——就像是一輛跑車，馬力十足，阻力卻非常低。

PWM驅(qū)動(dòng)與同步整流：通過PWM信號調(diào)整轉(zhuǎn)速，降低功耗；同步整流則減少了續(xù)流二極管的熱量，好像讓電機(jī)拿到了“*涼爽藥”。

保護(hù)電路：鎖存型CSD保護(hù)電路，避免電機(jī)在HALL信號異常時(shí)損壞。簡單來說，就類似于給電機(jī)帶上了“安全帽”。

多種模式：正、反轉(zhuǎn)模式切換，加上節(jié)能的Stop模式，在不同情況下都能游刃有余——好比這個(gè)電機(jī)有了多個(gè)“應(yīng)急按鈕”。

過溫、過流與低電壓保護(hù)：自動(dòng)檢測并保護(hù)，保護(hù)電路貫穿各個(gè)環(huán)節(jié)，讓芯片既能預(yù)防“中暑”，又防止“炸鍋”。

M芯片的應(yīng)用電路圖如下：

2. 如何發(fā)揮出M芯片的最強(qiáng)性能？——揭秘PWM驅(qū)動(dòng)秘訣

驅(qū)動(dòng)模塊——PWM式調(diào)味劑：芯片利用PWM驅(qū)動(dòng)方式，通過調(diào)節(jié)輸出模塊上臂管的開斷，達(dá)到控速目的。通過改變PWM信號的占空比，就可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，精確而高效。簡單來說，PWM就像烹飪中的調(diào)味劑，對轉(zhuǎn)速進(jìn)行“精確調(diào)味”。

同步整流的神奇功效：同步整流功能在電機(jī)的續(xù)流階段發(fā)揮作用，利用下臂管導(dǎo)通，使續(xù)流過程產(chǎn)生的熱量得到有效控制——可以理解為讓電機(jī)“吹空調(diào)”，減少發(fā)熱，增加使用壽命。

過流保護(hù)機(jī)制：芯片提供了過流保護(hù)機(jī)制，通過VRF和電流檢測電阻Rf來限制最大輸出電流峰值。這一功能就如同裝了一道“保險(xiǎn)閥”，保證當(dāng)電流超出設(shè)定值時(shí)，迅速降低輸出占空比，避免電路受損。正因如此，即使在啟動(dòng)時(shí)電流變化迅速，芯片也能快速響應(yīng)。

M芯片的內(nèi)部框圖如下：

3. 從多種保護(hù)角度，看安全可靠的M芯片

CSD保護(hù)電路：這是一種抑制保護(hù)電路，當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)但HALL信號不變時(shí)觸發(fā)。所有輸出上臂管將在這種情況下全部關(guān)斷，相當(dāng)于電機(jī)的“自動(dòng)剎車”系統(tǒng)。

低電壓保護(hù)：M芯片通過比較器和帶隙電壓基準(zhǔn)，一旦檢測到5V的VREG電壓低于4.15V，便會(huì)關(guān)閉所有輸出晶體管。這功能就像“斷電保護(hù)”，預(yù)防芯片因電壓不足而受損。

過溫保護(hù)：當(dāng)芯片結(jié)溫超過147°C時(shí)，過溫保護(hù)激活，關(guān)閉所有輸出管，讓芯片“降溫歇息”。直到溫度回落到設(shè)定值以下，保護(hù)才會(huì)解除。這功能類似于“智能溫控風(fēng)扇”，保證芯片不被熱損壞。

4. HALL傳感器的精密支持——*信號的魔術(shù)師

HALL信號的識別：HALL信號幅度需過遲滯值（最大35mV），最佳為大于100mV。為減少噪聲干擾，可在輸入端接地電容。簡直就好比給電流裝上“過濾器”，保證輸出信號的純度和穩(wěn)定。

HALL元件連接方法：是否串聯(lián)或并聯(lián)HALL元件影響很大。串聯(lián)優(yōu)點(diǎn)在于電流共享、更節(jié)省，幅度溫度變化小，但容易出現(xiàn)不對稱。而并聯(lián)雖然功耗增加，但能滿足更高的電壓幅度需求。各有優(yōu)劣，全憑具體需求“定制”。

5. 務(wù)實(shí)的電源解決方案——小細(xì)節(jié)大保障

電源的穩(wěn)定性：由于芯片大電流以及開關(guān)驅(qū)動(dòng)方式，電源線容易干擾。推薦在VCC和地之間接入大電容，優(yōu)選靠近管腳位置。在難以操作時(shí)可用0.1uF陶瓷電容。理解起來，就像為電源裝上了穩(wěn)定器，防震防干擾。

VREG與電荷泵：為了穩(wěn)定VREG，需要連接至少0.1uF的電容。電荷泵逐步提升電源電壓，為高端管柵提供電壓，讓芯片動(dòng)力澎湃。

6. 高效節(jié)電模式——智能的守護(hù)者

節(jié)電模式的效率：在STOP模式下，芯片幾乎關(guān)斷所有電路，僅保留基本的5V預(yù)穩(wěn)壓輸出以及Short Brake態(tài)的低端管短接狀態(tài)。無論是在動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)，有效降低芯片功耗，可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間穩(wěn)定工作。

M芯片的管腳圖如下：