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3.1 無(wú)刷電機(jī)控制

MPQ6634芯片功能框圖如圖2所示。

圖2 MPQ6634芯片功能框圖

3.1.1 驅(qū)動(dòng)方式

· 無(wú)感FOC驅(qū)動(dòng)

無(wú)感FOC驅(qū)動(dòng)的信號(hào)波形如圖3所示。

圖3 無(wú)感FOC驅(qū)動(dòng)波形

3.1.2 速度控制

SPD引腳可通過(guò)施加脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)或直流電壓，在開環(huán)或閉環(huán)模式下控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。其輸入頻率范圍為50 Hz至20 kHz，或允許輸入0 V至3.3 V的直流電壓。

· PWM_DC = 1

電機(jī)轉(zhuǎn)速由 SPD 引腳上的直流電壓控制。

· PWM_DC = 0

電機(jī)轉(zhuǎn)速由輸入 PWM 信號(hào)的占空比控制。

3.1.3 方向控制

運(yùn)行方向由DIR 引腳的輸入極性和內(nèi)部DIR位共同決定。默認(rèn)情況下，當(dāng)DIR輸入為低電平時(shí)，電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)（順序：OUTA → OUTB → OUTC → OUTA…）；當(dāng)DIR輸入為高電平時(shí)，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)（順序：OUTA → OUTC → OUTB → OUTA…）。

芯片內(nèi)有一個(gè)寄存器位可反轉(zhuǎn)DIR輸入的極性。若該位被置位，當(dāng)DIR輸入為低電平時(shí)，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)；當(dāng) DIR 輸入為高電平時(shí)，電機(jī)按正向旋轉(zhuǎn)。

如果在運(yùn)行過(guò)程中改變旋轉(zhuǎn)方向，驅(qū)動(dòng)器會(huì)先將輸出占空比降低以減速，隨后再按新的指令方向驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

3.1.4 轉(zhuǎn)子對(duì)齊

對(duì)齊階段控制器輸出一個(gè)可配置的電壓矢量，持續(xù)一段可設(shè)定的時(shí)間，將轉(zhuǎn)子定位到指定位置。U_START[3:0]配置對(duì)齊電壓，ALIGN_TIME[1:0]配置對(duì)齊時(shí)間。

3.1.5 開環(huán)加速

轉(zhuǎn)子對(duì)齊完成后，電機(jī)以開環(huán)方式啟動(dòng)，通過(guò)逐步增大驅(qū)動(dòng)電壓矢量的幅值和頻率來(lái)加速。啟動(dòng)階段的最小輸出占空比、加速斜率、電氣頻率的加速目標(biāo)值，以及開環(huán)到閉環(huán)的切換閾值，均可通過(guò)寄存器針對(duì)不同電機(jī)類型進(jìn)行配置。

3.1.6 速度曲線

可通過(guò)寄存器同時(shí)設(shè)置輸入占空比與輸出占空比/轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系，寄存器位SPD_MAX[11:0]支持6種配置，用于設(shè)定閉環(huán)速度控制下的最大轉(zhuǎn)速。

SPD_MAX[7:0]位用于設(shè)定開環(huán)速度控制下，當(dāng)輸入占空比為 100% 時(shí)的輸出占空比。

S0[7:0]位用于設(shè)定輸入占空比等于D0（由 D0[7:0]位設(shè)定）時(shí)的速度/輸出占空比。

S1[7:0]、S2[7:0]、S3[7:0]和S4[7:0] 位分別對(duì)應(yīng)輸入占空比為D1[7:0]、D2[7:0]、D3[7:0]和D4[7:0] 時(shí)的速度/輸出占空比，如圖4所示。

圖4 速度曲線

3.2 故障保護(hù)

3.2.1 短路保護(hù)

MPQ6634內(nèi)置過(guò)載和短路保護(hù)（SCP）功能，通過(guò)監(jiān)測(cè)每個(gè)MOSFET的電流實(shí)現(xiàn)。當(dāng)MOSFET的電流達(dá)到過(guò)流保護(hù)（SCP）閾值（典型值3A）時(shí)，經(jīng)過(guò)一段消隱時(shí)間后，所有MOSFET會(huì)立即關(guān)斷，并在鎖定重試時(shí)間結(jié)束后恢復(fù)運(yùn)行。

3.2.2 過(guò)溫保護(hù)

在正常開關(guān)過(guò)程中，流過(guò)MOSFET的電流在消隱時(shí)間后超過(guò)由OC_THR位設(shè)定的閾值，輸出占空比將降低，以限制輸出電流。過(guò)流保護(hù)（OCP）閾值可設(shè)為1 A或2 A。通過(guò)OCP_EN位可禁用OCP功能。

3.2.3 過(guò)溫關(guān)斷

MPQ6634集成了溫度監(jiān)控功能。當(dāng)芯片結(jié)溫超過(guò)175°C時(shí)，所有MOSFET立即關(guān)斷；待芯片溫度降至閾值以下后，器件自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。

3.2.4 欠壓鎖定

當(dāng)VCC引腳（Vcc）上的電壓降至欠壓鎖定閾值電壓以下時(shí)，設(shè)備中的所有電路將被禁用，內(nèi)部邏輯將被重置。當(dāng)VCC電壓上升超過(guò)UVLO閾值時(shí)，操作將恢復(fù)。

3.2.5 過(guò)壓保護(hù)

MPQ6634提供兩個(gè)過(guò)壓保護(hù)（OVP）閾值，以適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景。通過(guò)UIN_SEL位可選擇所需的OVP閾值。當(dāng)VCC超過(guò)其過(guò)壓閾值（典型值為19 V或33 V）時(shí)，芯片會(huì)立即關(guān)斷所有MOSFET；待VCC降至過(guò)壓閾值以下后，芯片自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

通過(guò) OVP_EN 位可禁用過(guò)壓保護(hù)功能。

3.2.6 堵轉(zhuǎn)保護(hù)

芯片內(nèi)置轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能。一旦該保護(hù)被觸發(fā)，芯片會(huì)立即關(guān)斷所有MOSFET。默認(rèn)情況下，經(jīng)過(guò)5.5秒的鎖定重試時(shí)間后，器件自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。通過(guò)RETRY位可將保護(hù)行為配置為“鎖死停機(jī)（latch-off）”或“重試恢復(fù)（retry）”兩種模式。

3.2.7 缺相保護(hù)

MPQ6634實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一相的電壓與電流。一旦觸發(fā)缺相保護(hù)（PLOS），芯片立即停止開關(guān)動(dòng)作并鎖死停機(jī)。通過(guò)PL_EN位可禁用缺相保護(hù)功能。

3.3 典型應(yīng)用

MPQ6634的典型的外圍電路設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 外圍電路參考

結(jié)語(yǔ)

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