“零代码”无刷电机驱动——MPQ6634

本文导读

只用一颗3mm×4mm的小芯片就能把风扇、泵等小功率无刷电机驱动起来的动力单元——这就是MPS新一代车规级三相驱动器MPQ6634。把复杂的三相驱动、FOC算法、全套保护塞进一颗芯片,加速开发周期!

引言

MPQ6634是一款智能无刷电机控制芯片,集成无感FOC控制算法,无需额外的代码支持,根据实际应用需求,通过上位机修改相关寄存器配置即可。MPQ6634集成了预驱和MOS管,无需多余的外围电路,可直接驱动无刷电机,对外提供PWM控制接口,用于电机速度控制,适用于风扇、进气格栅等汽车小功率无刷电机。

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图1  MPQ6634芯片

MPQ6634资源、优势介绍

MPQ6634芯片特点:

· 输入电压:4.5V~35V

· 相电流:高达2A

· 驱动方式:无感FOC控制

· 控制信号:0-3.3V电压输入/50Hz~20kHz PWM输入

方向控制输入、制动信号输入

· 运行控制:速度-占空比曲线配置

· 控制模式:开环/闭环速度控制模式

· 保护功能:过流保护、过压保护、缺相保护和堵转保护

· 反馈信号:速度和堵转信号反馈

· 通信方式:通过IIC读写

· PWM开关频率:24kHz

· 电机功率:推荐25W以下

· AEC-Q100 Grade 1

MPQ6634芯片优势:

·TQFN-12(3mmx4mm)封装,体积小,缩小硬件PCB的空间

· 集成LDO和MOSFET,外围电路简单

·集成无感FOC控制算法,无需额外代码

·提供上位机配置和调试,快速驱动电机

MPQ6634应用

 3.1 无刷电机控制

MPQ6634芯片功能框图如图2所示。

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图2  MPQ6634芯片功能框图

  3.1.1 驱动方式

  ·无感FOC驱动

无感FOC驱动的信号波形如图3所示。

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图3  无感FOC驱动波形

  3.1.2 速度控制

SPD引脚可通过施加脉宽调制(PWM)信号或直流电压,在开环或闭环模式下控制电机转速。其输入频率范围为50 Hz至20 kHz,或允许输入0 V至3.3 V的直流电压。

     · PWM_DC = 1

   电机转速由 SPD 引脚上的直流电压控制。

     · PWM_DC = 0

   电机转速由输入 PWM 信号的占空比控制。

  3.1.3 方向控制

运行方向由DIR 引脚的输入极性和内部DIR位共同决定。默认情况下,当DIR输入为低电平时,电机正向旋转(顺序:OUTA → OUTB → OUTC → OUTA…);当DIR输入为高电平时,电机反向旋转(顺序:OUTA → OUTC → OUTB → OUTA…)。
芯片内有一个寄存器位可反转DIR输入的极性。若该位被置位,当DIR输入为低电平时,电机反向旋转;当 DIR 输入为高电平时,电机按正向旋转。
如果在运行过程中改变旋转方向,驱动器会先将输出占空比降低以减速,随后再按新的指令方向驱动电机旋转。

  3.1.4 转子对齐

对齐阶段控制器输出一个可配置的电压矢量,持续一段可设定的时间,将转子定位到指定位置。U_START[3:0]配置对齐电压,ALIGN_TIME[1:0]配置对齐时间。

  3.1.5 开环加速

转子对齐完成后,电机以开环方式启动,通过逐步增大驱动电压矢量的幅值和频率来加速。启动阶段的最小输出占空比、加速斜率、电气频率的加速目标值,以及开环到闭环的切换阈值,均可通过寄存器针对不同电机类型进行配置。

  3.1.6 速度曲线

可通过寄存器同时设置输入占空比与输出占空比/转速的对应关系,寄存器位SPD_MAX[11:0]支持6种配置,用于设定闭环速度控制下的最大转速。
SPD_MAX[7:0]位用于设定开环速度控制下,当输入占空比为 100% 时的输出占空比。
S0[7:0]位用于设定输入占空比等于D0(由 D0[7:0]位设定)时的速度/输出占空比。
S1[7:0]、S2[7:0]、S3[7:0]和S4[7:0] 位分别对应输入占空比为D1[7:0]、D2[7:0]、D3[7:0]和D4[7:0] 时的速度/输出占空比,如图4所示。

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图4  速度曲线

 3.2 故障保护

  3.2.1 短路保护

MPQ6634内置过载和短路保护(SCP)功能,通过监测每个MOSFET的电流实现。当MOSFET的电流达到过流保护(SCP)阈值(典型值3A)时,经过一段消隐时间后,所有MOSFET会立即关断,并在锁定重试时间结束后恢复运行。

  3.2.2 过温保护

在正常开关过程中,流过MOSFET的电流在消隐时间后超过由OC_THR位设定的阈值,输出占空比将降低,以限制输出电流。过流保护(OCP)阈值可设为1 A或2 A。通过OCP_EN位可禁用OCP功能。

  3.2.3 过温关断

MPQ6634集成了温度监控功能。当芯片结温超过175°C时,所有MOSFET立即关断;待芯片温度降至阈值以下后,器件自动恢复运行。

  3.2.4 欠压锁定

当VCC引脚(Vcc)上的电压降至欠压锁定阈值电压以下时,设备中的所有电路将被禁用,内部逻辑将被重置。当VCC电压上升超过UVLO阈值时,操作将恢复。

  3.2.5 过压保护

MPQ6634提供两个过压保护(OVP)阈值,以适应不同应用场景。通过UIN_SEL位可选择所需的OVP阈值。当VCC超过其过压阈值(典型值为19 V或33 V)时,芯片会立即关断所有MOSFET;待VCC降至过压阈值以下后,芯片自动恢复正常运行。

通过 OVP_EN 位可禁用过压保护功能。

  3.2.6 堵转保护

芯片内置转子堵转保护功能。一旦该保护被触发,芯片会立即关断所有MOSFET。默认情况下,经过5.5秒的锁定重试时间后,器件自动恢复正常运行。通过RETRY位可将保护行为配置为“锁死停机(latch-off)”或“重试恢复(retry)”两种模式。

  3.2.7 缺相保护

MPQ6634实时监测每一相的电压与电流。一旦触发缺相保护(PLOS),芯片立即停止开关动作并锁死停机。通过PL_EN位可禁用缺相保护功能。

 3.3 典型应用

MPQ6634的典型的外围电路设计如图5所示。

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图5  外围电路参考

结语

MPQ6634用一颗芯片诠释了“简单即强大”。把复杂留给自己,把简洁留给设计,把安心留给终端用户——这就是下一代智能风扇的答案!

来源:立功科技

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