三相BLDC弦波驱动器PT2511

产品描述

PT为集成MOSFET的三相BLDC驱动IC，是基于Hall传感器的弦波电流控制方式。驱动IC可提供约1.5A的连续驱动电流，适用于30W以内的达驱动。PT额外内置组交流同步达驱动电路，可驱动12V或24V摆头达。整体搭配可于立扇、循环扇等，能大幅简化驱动板的设计及所需的零件。PT可针对Hall传感器的种类、位置、极性等做补偿与调整，提供更高弹性，进而简化PCB设计时程与降低布板失败机率。此外，般常的参数，如Hall传感器的进角补偿、加减速或堵转保护等，可透过I2C控制或将参数储存于芯片的内存中。PT采用多种不同封装，使用功率较小或芯片温升不高时可使用QFN40或HTSSOP28封装。HSOP28封装，因体积较大，提供较佳的散热能力，适合功率较大的应用。

产品特色

用于三相BLDC的Hall传感器正弦波控制

工作电压从9V到24V

驱动电流：持续1.5A

过电流保护（OCP）

热关断保护（TSD）

欠压锁定保护（UVLO）

达保护和煞输入保护

通过FWR引脚进行正向/反向控制

DC，PWM，I2C或Clock输入，用于速度控制多种FG转速输出设定

支持Hall组件和HallIC

I2C参数设置或和写入内部OTP存储器

功能方块

产品应用

三相BLDC达

扇类应

引脚名称

引脚说明

功能说明

电源

PT内置5VLDO，可提供逻辑和仿真电路电源。PT将检测VREG电压。当电压低于3V时，系统将停止工作以避免电源不稳定。恢复电源后，电源良好指示信号将发送到逻辑电路，系统将在10ms内开始工作。LDO输入引脚为“VDD”，可以接受6V28V输入电压。为了防止电压尖峰和电涌，建议在电源电压“VM”和“VDD”之间增加个电阻（50ΩΩ）。此外，在敏感的IC引脚附近添加适当的旁路电容器可以减少来达系统或电线的干扰，并改善芯片性能。对于HallIC/Hall组件，PTHB引脚提供5V电源电压，当系统处于待机状态时，可以通过参数设定将其关闭以节省更多功耗。HB可提供约10mA电流，建议在HB与Hall器件电源串接Ω限流电阻。当Hall器件需要更高的电压或电流时，HB引脚也可以作控制信号来控制外部电源。对于NN-MOSFET输出驱动级，电荷泵电路提供VM+5V高端栅极驱动电压源。对于内部次性编程存储器（OTP），PT内部提供7.5V的VPP电压。它仅在对存储器进行编程时动打开。当OTP处于编程状态时，VDD电压应高于9V，以确保VPP电压足够。

VSP输入控制

PT具有种类型的命令来更改达速度。有I2C、DC电压（VSP）、PWM和Clock。经由修改参数设定，PT亦可使上述个命令来达成速度闭环控制。对于PWM和Clock输入，高电压电平和低电压电平应与3.3V或5V逻辑系统兼容。建议PWM载波频率在1k至25kHz之间。

关于DC输入，电压应在VSPMIN至VSPMAX的范围内。为了在不同的VSP范围内工作，可通过参数设定来控制VSPMAX和VSPMIN。VSPMAX的范围为3V至4V，VSPMIN的范围为0.3V至2V。操作如Figure1所示

HALL传感器说明

PT控制方案基于Hall传感器信息，并产生正弦激励波形。提供准确而无声的驱动控制。由于是透过Hall传感器来控制的，因此可以平稳启动而不会反向旋转。因应不同的Hall传感器特性，PT，可以通过内部参数PhCode（0：60度间距，1：度间距）将三个Hall传感器配置为60°或°间距，如Figure2和Figure3所示。

Hall传感器具有不同的灵敏度和距转子的位置距离，这些会引起相位偏移。如Figure4所示，PT可以通过内部参数SyncAng和RSyncAng设定与HALL_U相关的相位偏移，范围从-60度到60度。正向或反向旋转的相位偏移需要分开独立设置。PT还支持不同类型或灵敏度的Hall器件，例如HallIC或Hall组件。

相位超前补偿设定

由于定子绕组的电感负载的特性，相电流的相位可能会随着转子速度的增加而漂移。PT通过地址0x30中的PAAuto设置可提供动或手动调整相位超前，在任何情况下，客户都可以轻松实现最佳效率。在动设置中，它提供了十六个曲线PASlope和个最相位超前限制MaxPA可供选择。

此外，最佳效率点可能会随反电动势的强度，相电流，转子速度和相电感等而变化。由于有非线性特性，PAM10HZPAMHZ的参数有助于手动调整各个转速下的相位超前。最高手动调节速度高达Hz。最大相位超前限制MaxPA也适用于手动模式。

加减速设定

PT提供的在不同负载下的平稳的加速/减速曲线，如描绘于Figure7所中。通过StopDuty设置，用户可以决定何时释放激励来降低减速期间因电流逆灌引起可听的电流噪声。

限电流与过电流

通过检测在RF引脚上的电阻,PT具有两级电流保护功能，检测信号（VRF）是达相电流(Imotor)流经RF电阻产生的压差再经过低通滤波器后得到的电压讯号。当VRF超过VOCPL时，将触发OCPL信号，PWM占空比将减小让VRF保持在VOCPL阈值以下。如果VRF超过VOCPH，则触发OCPH信号，PWM关断，系统进入锁定模式.

OCPHFilter和OCPLFilter提供的数字滤波，时间范围为0.4us至0.4ms，以确保电动机稳定运行。由于应不同，PT通过OCPLSel/OCPHSel参数设定（0x5A）提供多级VOCPL/VOCPH设置。

启动与堵转保护

初始位置信息是由Hall传感器提供。根据Hall信号，PT进行换相并启动。启动模式的最占空比由TD2Max设置，也是针对不同达应的最启动量。通过增加/减少PWM占空比，可以对达加速或减速。整个启动过程可以通过参数来设定。

如果控制器未检测到预期的Hall传感器信号，将进入锁定保护模式。PT将等待段时间，然后重新启动（该周期和重新启动时间由内部参数CTRise和CTFall设置），并且ExptNum异常数计数器将加1。如果达仍处于锁定状态，并且计数器数超过MaxExptNum设置，系统将进入死锁状态，不再重新启动，重新启动系统的唯方法是先关闭电源再打开电源。

顺与逆启动设定

PT可以在启动前动检测达是否处于转动状态，方向是顺转或逆转。这些转动有可能是滑行或是外作，如顺、逆等情况。为确保达正常运行，PT在逆条件下，会先采取煞方式，直到转速度降至可接受的范围内再进行启动。在顺条件下，PT提供了种调整启动占空比的方案，避免接转时量差异太造成反电动势过高损坏电路。此时启动的占空比是根据转的速度降低个比例再补偿个数值来进行设置。

StartDudy=(RotorSpeedDNWScale)+DNWInit,其中“”位移符号，代表降低比例

机动车检验标志电子化将覆盖全国

PT具有内部热关机保护(TSD)功能。当内部温度高于C时，它将关闭输出，温度降至C时再重新启动。BRK在平时运转时为高电平。当有需要紧急停机并煞时，可将BRK拉低，PT会立即将上臂MOS置于OFF位置，并将下臂MOS置于短路状态，以作为对达线圈实施煞动作。

低电压与过电压保护PT具有过压保护与低压保护功能。将达电源电压(VM)经由分压降至5V以内，提供VSEN作为侦测。当VSEN电压于VPRTH(3.5V)时，会进入过压保护。当VSEN电压小于VPRTL时，会进入低压保护。进入保护期间将关闭输出直到VSEN电压恢复为正常范围。VPRTL的数值可透过参数设定，范围从0.8V~3.2V，如下表所示。过压与低压保护亦可同时由参数设定为开启或关闭此功能。BLDC驱动部分可透过参数来取消过压/低压保护功能，交流同步达驱动则无法透过参数取消。

FG输出设定

PT透过FG输出以观察达转速。当转运行个电周期时，FG将输出个周期(高电平与低电平)。因此，在计算转速时，需要考虑转子的极数。例如，转子为8极（四对NS），则达运行圈将具有4个周期FG输出。达转速通常以RPM（每分钟转数）表示，因此简单公式的转速计算如下：

RPM=FGx/POLE

FG是FG输出频率，单位是Hz.“POLE”是达转极数.PT提供不同的FG配置供外部设备读取，如图11所示。XOREn可设置启用三倍频，FGDiv提供除以1,2,4,8设置。FG脚位是5V逻辑输出。

正反转设定

PT可以使用外部的FWR脚或内部参数将PT设置为正向或反向旋转。如果在运转中切换旋转方向，则达将动停止并以相反方向旋转。建议通过监视FG信号来控制达速度，以优化反向行为，例如减速曲线或反向启动等待时间。

交流同步达驱动

PT为交流同步达提供了个额外的驱动电路，并由SWEN引脚控制。也可以将其由参数设定为单独打开/关闭或与速度命令起动作。

参数刻录

PT提供灵活的参数调整功能，可实时调整存于缓存器中。IC断电后，缓存器数值将清空。当IC重新上电后，缓存器将先读取OTP内部已刻录参数。如果OTP尚未刻录，缓存器会去读取IC默认数值。

调整设定后的参数可写入内部次性编程（OTP）存储器中。OTP存储器可以通过I2C口进行刻录，PT有2组储存空间(bank0bank1)，可提供两次刻录。在OTP编程期间，VPP引脚需要施加+7.5V。经由VDD降压，PT内部产生7.5V，提供VPP电压。但当外部VDD电压过低时(9V),内部VPP电压将可能不足7.5V，建议外加7.5V电压于VPP引脚或是提高VDD电压，以确保OTP刻录有效。除了使内部OTP储存参数，另种方式是透过I2C控制。如系统有另个MCU，使者可将参数存于MCU中，并于每次于开机时由I2C将参数传递至PT缓存器。MCU亦可根据需求，动态更改所需配合的参数达到更灵活的控制方式。

I2C界面

PT可通过I2C接口来读取或控制寄存器状态。I2C仅通过两条线路与多个设备通信，START位表示启动条件；任何传输都必须以此为起点。DeviceID是个7位的数值，每个设备仅拥有个地址，PT固定为0110b。Wr/Rd为写入或读出操作，ACK是在接收部分的确认位，来通知发送器数据已正确接收或停止数据发送。Address为PT缓存器的地址编号，将在下章节中进行描述。STOP是停止位；任何序列都必须以它结尾。如Figure12所示，I2C的写入/读取操作都是以字节(byte)为单位的模式。I2C传输协议速度支持最高50KHz。

I2CByteWrite

I2CByteRead

缓存器列表

0x0~0x0b缓存器地址的对照表

0x21~0x5E缓存器地址的对照表

缓存器说明

Address0x0~0x11是系统端控制参数为主，如系统的状态、直接控制PWM数值或正反转等。

Address0x21~0x5F是达控制相关参数，可烧写于OTP中。

绝对最大额定值

电气特性

I2C时序图:

应用电路

HSOP28使用HallSensorIC

封装信息

40Pins,QFN6x6mm

28Pins,HTSSOPMIL

28Pins,HSOPMIL

转载请注明：http://www.180woai.com/afhzz/4016.html