Microchip MCP8021/2三相無(wú)刷直流（BLDC）功率模塊：高效穩(wěn)定，功能豐富的電機(jī)控制解決方案

作者：ZongYu 時(shí)間：2024-04-12 來(lái)源：EEPW

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無(wú)刷直流（BLDC）電機(jī)憑借其出色的性能表現(xiàn)，成為了眾多應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)選方案。無(wú)刷直流功率模塊作為BLDC電機(jī)的核心組件，對(duì)于其高效、穩(wěn)定的工作起到了至關(guān)重要的作用。

本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/202404/457549.htm

首先，我們來(lái)了解一下BLDC電機(jī)的基本原理。與傳統(tǒng)的有刷直流電機(jī)不同，BLDC電機(jī)通過(guò)電子換向器替代了碳刷，從而消除了碳刷換向所帶來(lái)的電磁干擾、噪聲大、壽命短等問(wèn)題。BLDC電機(jī)在工作時(shí)，需要根據(jù)轉(zhuǎn)子位置確定磁極磁場(chǎng)的方向，從而控制電流的方向和大小，使得電機(jī)能夠平穩(wěn)、高效地運(yùn)行。而BLDC功率模塊，正是實(shí)現(xiàn)這一控制過(guò)程的關(guān)鍵部件。它主要由功率部分和控制部分組成。功率部分主要包括直流電源和三相橋式驅(qū)動(dòng)器，負(fù)責(zé)為電機(jī)提供穩(wěn)定的電源和驅(qū)動(dòng)信號(hào)?？刂撇糠謩t包括霍爾元件檢測(cè)電路、放大器、微控制器等，這些元件協(xié)同工作，精確控制電流的流向和大小，確保電機(jī)按照預(yù)定的順序進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

霍爾元件檢測(cè)電路在無(wú)刷直流功率模塊中扮演著至關(guān)重要的角色。它能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，為微控制器提供準(zhǔn)確的反饋信號(hào)。微控制器根據(jù)這些信號(hào)，精確計(jì)算出應(yīng)施加的電流大小和方向，并通過(guò)放大器驅(qū)動(dòng)三相橋式驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)無(wú)觸點(diǎn)換向。這種控制方式不僅提高了電機(jī)的效率，還大大延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。

此外，BLDC功率模塊還具備多種保護(hù)功能，如過(guò)流保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等，確保電機(jī)在異常情況下能夠安全停機(jī)，避免損壞。同時(shí)，通過(guò)PWM調(diào)節(jié)技術(shù)，驅(qū)動(dòng)電路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速的精確控制，滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

在實(shí)際應(yīng)用中，BLDC功率模塊廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。例如，智能家居行業(yè)中的掃地機(jī)器人、吸塵器等產(chǎn)品，大多采用了BLDC電機(jī)技術(shù)。這些產(chǎn)品通過(guò)BLDC功率模塊的精確控制，實(shí)現(xiàn)了高效、穩(wěn)定的清潔效果。此外，在電動(dòng)車(chē)、水泵等領(lǐng)域，BLDC功率模塊也發(fā)揮著不可或缺的作用。

這之中，Microchip的MCP8022三相無(wú)刷直流（BLDC）功率模塊就是一款優(yōu)秀的產(chǎn)品，其以功能豐富且高度可配置而被市場(chǎng)所認(rèn)可。它包含三個(gè)集成的半橋驅(qū)動(dòng)器，能夠驅(qū)動(dòng)三組外部的NMOS/NMOS晶體管對(duì)。這個(gè)三相半橋門(mén)極驅(qū)動(dòng)器在驅(qū)動(dòng)高側(cè)和低側(cè)NMOS MOSFET晶體管時(shí)，能夠在12V下提供0.5A的峰值輸出電流。驅(qū)動(dòng)器具備直通、過(guò)流和短路保護(hù)功能，并增加了休眠模式。

MCP8021/2設(shè)備集成了3.3V或5.0V的低壓差線(xiàn)性穩(wěn)壓器（LDO），用于為主機(jī)和外設(shè)供電，并配備了過(guò)溫傳感器。板載的3.3V或5.0V壓差電壓調(diào)節(jié)器能夠輸出70mA的電流，電壓選項(xiàng)通過(guò)部件號(hào)來(lái)選擇。此外，還增加了三個(gè)獨(dú)立的運(yùn)算放大器供一般使用。

下面是MCP8021/2的一些特性：

l 典型峰值輸出電流：0.5A @ 12V

l 三個(gè)運(yùn)算放大器

l 固定輸出線(xiàn)性穩(wěn)壓器：

l 3.3V或5.0V @ 70mA

l 真正的電流折回

l 供電電流：

l 睡眠模式：典型值5μA

l 待機(jī)模式，運(yùn)算放大器關(guān)閉：<330μA

l 待機(jī)模式，運(yùn)算放大器開(kāi)啟：<1300μA

l 專(zhuān)用WAKE引腳用于睡眠模式恢復(fù)

l 單線(xiàn)UART通信