適用于緊湊型無刷電機應用的MP6540 和 MP6540A

近年來，隨著消費者對日用電器“智能化”的呼聲越來越高，利用小型電機實現基本自動機械功能需求也逐步激增。這些電機驅動器按照制動類別劃分，被廣泛用于家用電器、家居及工業自動化以及汽車電子設備等應用中。

從開窗到智能門鎖操作，亦或是大燈調節，電機驅動器正無處不在，而且，隨著技術的發展，三相無刷電機在不斷代替老式的有刷電機，可靠性和效率得到大幅度提通常，簡單的有刷電機由MOSFET組成的半橋或全橋來驅動，具體取決于是否需要單向或雙向旋轉（見圖1），通過使用PWM輸入控制電流來控制速度。有刷電機技術成熟，因成本低廉且相對易于控制而被廣泛使用，但也由于有刷的換向器觸點和碳刷很容易磨損，導致其使用壽命大打折扣。

相比而言，三相無刷電機在位置控制方面具有更大的靈活性，可以精確控制三相中每相的電流，以便將電機設置在特定的位置（參見圖2）。

同時，有刷電機中的機械換向被電子換向所取代，因為不存在碳刷磨損的情況，無刷電機的可靠性變得更高。

圖 1：帶換向器的無刷電機

三相無刷電機可以通過簡單的“六步”模塊換向進行控制，即以旋轉的、相移的順序將能量施加到三相中的兩個?；蛘?，它還可以采用更復雜的正弦波或磁場定向控制方式，按照允許精確控制電機位置的曲線將能量逐漸施加到每個相上。為了促進這種精確控制，三相無刷電機驅動必須集成三個半橋（六個MOSFET）和用于每相單獨電流采樣的反饋放大器，用來控制設備準確地監控每相的電流。

圖 2：三相無刷電機

MPS最新款三相無刷直流電機驅動級產品系列MP6540 和 MP6540A ，可以提供業界領先的功率密度，采用5mmx5mm小型QFN封裝，該系列產品的工作電壓范圍為5.5V至35V，每相可提供高達3A的連續電流，峰值電流可達10A（PCB 面積適中，散熱條件良好）。 該系列電機驅動器集成了三個功率級半橋，由6個50mΩN-溝道功率MOSFET組成，同時還集成了預驅動器，柵極驅動電源和電流采樣放大器。 其內部充電泵可為高側 MOSFET 柵極驅動供電，通過采用涓流充電電路來維持足夠的柵極驅動電壓，能在100%占空比下工作。該系列產品具有2種輸入方式：MP6540每相具有獨立的PWM和EN輸入，MP6540A每相具有獨立的高端和低端輸入。

內部功率MOSFET柵極預驅動具有自動死區時間控制功能，可以防止在切相時出現直通 ，同時自動同步整流功能可以消除續流電流，以實現最大效率。其內部安全功能包括過溫關斷，欠壓鎖定和過流保護（見圖3）。

圖 3：MP6540/MP6540A 無刷電機驅動器功能框圖

MP6540 和 MP6540A 均采用單片設計，利用MPS專有的芯片倒裝工藝，可以直接通過封裝引線框架來散熱。圖中長條形的焊盤通過銅柱直接連接到內部高端和低端MOSFET，最大限度地降低了PCB鋪銅的熱阻。焊盤上接入PCB電源和接地層的小通孔，能夠進一步改善電機驅動器的散熱 （見圖4和圖5）。

圖 4：封裝截面圖，晶圓與引線框架通過銅柱直接相連

圖 5：FC-QFN 封裝正反面

圖6 顯示了一個2層PCB示例，該示例實物為厚度為1.6mm的5cmx5cm FR4電路板（1盎司銅）。

圖 6：PCB 頂層

MP6540驅動4A 直流無刷電機時獲得的熱像圖（見圖7）。 此示例使用2層板4cmx4cm PCB（采用標準1盎司銅和1.6mm厚FR-4 PCB材料）。

圖 7：熱像圖

MP6540 和 MP6540A 外形小巧，非常適用于緊湊型無刷電機應用，可支持多種控制方案，易于使用（產品已在-40至+ 125°C工業標準溫度范圍內測試完成）。

編輯：hfy