ZHCSUG4 January   2024 MCF8315C-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 引脚配置和功能
  6. 5 规格
    1. 5.1 绝对最大额定值
    2. 5.2 ESD 额定值 - 汽车
    3. 5.3 建议运行条件
    4. 5.4 热性能信息
    5. 5.5 电气特性
    6. 5.6 标准和快速模式下 SDA 和 SCL 总线的特征
  7. 6 详细说明
    1. 6.1 概述
    2. 6.2 功能方框图
    3. 6.3 特性说明
      1. 6.3.1  输出级
      2. 6.3.2  器件接口
        1. 6.3.2.1 接口 - 控制和监控
        2. 6.3.2.2 I2C 接口
      3. 6.3.3  混合模式降压稳压器
        1. 6.3.3.1 以电感器模式降压
        2. 6.3.3.2 以电阻器模式降压
        3. 6.3.3.3 具有外部 LDO 的降压稳压器
        4. 6.3.3.4 降压稳压器上的 AVDD 电源时序
        5. 6.3.3.5 混合模式降压运行和控制
        6. 6.3.3.6 降压欠压保护
        7. 6.3.3.7 降压过流保护
      4. 6.3.4  AVDD 线性稳压器
      5. 6.3.5  电荷泵
      6. 6.3.6  压摆率控制
      7. 6.3.7  跨导（死区时间）
      8. 6.3.8  电机控制输入源
        1. 6.3.8.1 模拟模式电机控制
        2. 6.3.8.2 PWM 模式电机控制
        3. 6.3.8.3 基于 I2C 的电机控制
        4. 6.3.8.4 频率模式电机控制
        5. 6.3.8.5 速度配置文件
          1. 6.3.8.5.1 线性基准曲线
          2. 6.3.8.5.2 阶梯基准曲线
          3. 6.3.8.5.3 正向/反向基准曲线
      9. 6.3.9  在不同初始条件下启动电机
        1. 6.3.9.1 案例 1 – 电机静止
        2. 6.3.9.2 案例 2 – 电机正向旋转
        3. 6.3.9.3 案例 3 – 电机反向旋转
      10. 6.3.10 电机启动顺序 (MSS)
        1. 6.3.10.1 初始速度检测 (ISD)
        2. 6.3.10.2 电机重新同步
        3. 6.3.10.3 反向驱动
          1. 6.3.10.3.1 反向驱动调谐
      11. 6.3.11 电机启动
        1. 6.3.11.1 对齐
        2. 6.3.11.2 双对齐
        3. 6.3.11.3 初始位置检测 (IPD)
          1. 6.3.11.3.1 IPD 操作
          2. 6.3.11.3.2 IPD 释放模式
          3. 6.3.11.3.3 IPD 超前角度
        4. 6.3.11.4 慢速首循环启动
        5. 6.3.11.5 开环
        6. 6.3.11.6 从开环转换到闭环
      12. 6.3.12 闭环运行
        1. 6.3.12.1 闭环加速/减速压摆率
        2. 6.3.12.2 速度 PI 控制
        3. 6.3.12.3 电流 PI 控制
        4. 6.3.12.4 转矩模式
        5. 6.3.12.5 过调制
      13. 6.3.13 电机参数
        1. 6.3.13.1 电机电阻
        2. 6.3.13.2 电机电感
        3. 6.3.13.3 电机反电动势常数
      14. 6.3.14 电机参数提取工具 (MPET)
      15. 6.3.15 防电压浪涌 (AVS)
      16. 6.3.16 主动制动
      17. 6.3.17 输出 PWM 开关频率
      18. 6.3.18 PWM 调制方案
      19. 6.3.19 死区时间补偿
      20. 6.3.20 电机停止运转选项
        1. 6.3.20.1 滑行（高阻态）模式
        2. 6.3.20.2 低边制动
        3. 6.3.20.3 主动降速
      21. 6.3.21 FG 配置
        1. 6.3.21.1 FG 输出频率
        2. 6.3.21.2 开环期间的 FG
        3. 6.3.21.3 空闲和故障期间的 FG
      22. 6.3.22 直流母线电流限制
      23. 6.3.23 保护功能
        1. 6.3.23.1  VM 电源欠压锁定
        2. 6.3.23.2  AVDD 欠压锁定 (AVDD_UV)
        3. 6.3.23.3  降压欠压锁定 (BUCK_UV)
        4. 6.3.23.4  VCP 电荷泵欠压锁定 (CPUV)
        5. 6.3.23.5  过压保护 (OVP)
        6. 6.3.23.6  过流保护 (OCP)
          1. 6.3.23.6.1 OCP 锁存关断 (OCP_MODE = 00b)
          2. 6.3.23.6.2 OCP 自动重试 (OCP_MODE = 01b)
        7. 6.3.23.7  降压过流保护
        8. 6.3.23.8  硬件锁定检测电流限制 (HW_LOCK_ILIMIT)
          1. 6.3.23.8.1 HW_LOCK_ILIMIT 锁存关断 (HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 00xxb)
          2. 6.3.23.8.2 HW_LOCK_ILIMIT 自动恢复 (HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 01xxb)
          3. 6.3.23.8.3 HW_LOCK_ILIMIT 仅报告 (HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 1000b)
          4. 6.3.23.8.4 HW_LOCK_ILIMIT 已禁用 (HW_LOCK_ILIMIT_MODE= 1xx1b)
        9. 6.3.23.9  电机锁定 (MTR_LCK)
          1. 6.3.23.9.1 MTR_LCK 锁存关断 (MTR_LCK_MODE = 00xxb)
          2. 6.3.23.9.2 MTR_LCK 自动恢复 (MTR_LCK_MODE= 01xxb)
          3. 6.3.23.9.3 MTR_LCK 仅报告 (MTR_LCK_MODE = 1000b)
          4. 6.3.23.9.4 MTR_LCK 已禁用 (MTR_LCK_MODE = 1xx1b)
        10. 6.3.23.10 电机锁定检测
          1. 6.3.23.10.1 锁定 1：异常速度 (ABN_SPEED)
          2. 6.3.23.10.2 锁定 2：异常 BEMF (ABN_BEMF)
          3. 6.3.23.10.3 锁定 3：无电机故障 (NO_MTR)
        11. 6.3.23.11 最小 VM（欠压）保护
        12. 6.3.23.12 最大 VM（过压）保护
        13. 6.3.23.13 MPET 故障
        14. 6.3.23.14 IPD 故障
        15. 6.3.23.15 热警告 (OTW)
        16. 6.3.23.16 热关断（TSD）
    4. 6.4 器件功能模式
      1. 6.4.1 功能模式
        1. 6.4.1.1 睡眠模式
        2. 6.4.1.2 待机模式
        3. 6.4.1.3 故障复位 (CLR_FLT)
    5. 6.5 外部接口
      1. 6.5.1 DRVOFF 功能
      2. 6.5.2 DAC 输出
      3. 6.5.3 电流检测输出
      4. 6.5.4 振荡源
        1. 6.5.4.1 外部时钟源
      5. 6.5.5 外部看门狗
    6. 6.6 EEPROM 访问和 I2C 接口
      1. 6.6.1 EEPROM 访问
        1. 6.6.1.1 EEPROM 写入
        2. 6.6.1.2 EEPROM 读取
        3. 6.6.1.3 EEPROM 安全性
      2. 6.6.2 I2C 串行接口
        1. 6.6.2.1 I2C 数据字
        2. 6.6.2.2 I2C 写入事务
        3. 6.6.2.3 I2C 读取事务
        4. 6.6.2.4 I2C 通信协议数据包示例
        5. 6.6.2.5 I2C 时钟延展
        6. 6.6.2.6 CRC 字节计算
    7. 6.7 EEPROM（非易失性）寄存器映射
      1. 6.7.1 Algorithm_Configuration 寄存器
      2. 6.7.2 Fault_Configuration 寄存器
      3. 6.7.3 Hardware_Configuration 寄存器
      4. 6.7.4 Internal_Algorithm_Configuration 寄存器
    8. 6.8 RAM（易失性）寄存器映射
      1. 6.8.1 Fault_Status 寄存器
      2. 6.8.2 System_Status 寄存器
      3. 6.8.3 器件控制寄存器
      4. 6.8.4 Algorithm_Control 寄存器
      5. 6.8.5 算法变量寄存器
  8. 7 应用和实施
    1. 7.1 应用信息
    2. 7.2 典型应用
      1. 7.2.1 应用曲线
        1. 7.2.1.1 电机启动
        2. 7.2.1.2 MPET
        3. 7.2.1.3 死区时间补偿
        4. 7.2.1.4 自动转换
        5. 7.2.1.5 抗电压浪涌 (AVS)
        6. 7.2.1.6 使用 DACOUT 进行实时变量跟踪
  9. 8 电源相关建议
    1. 8.1 大容量电容
  10. 9 布局
    1. 9.1 布局指南
    2. 9.2 散热注意事项
      1. 9.2.1 功率损耗
  11. 10器件和文档支持
    1. 10.1 支持资源
    2. 10.2 商标
    3. 10.3 静电放电警告
    4. 10.4 术语表
  12. 11修订历史记录
  13. 12机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

6.3.14 电机参数提取工具 (MPET)

MCF8315C-Q1 使用电机绕组电阻、电机绕组电感和反电动势常量在闭环运行中估算电机位置。MCF8315C-Q1 能够在离线状态下自动测量电机参数，而不是让用户自己输入这些值。MPET 例程测量电机绕组电阻、电感、反电动势常数以及机械负载惯性和摩擦系数。参数的离线测量发生在电机正常运行之前。TI 建议在电机启动前估算电机参数，尽可能减轻可能的参数变化导致的影响。

图 6-42 展示了 MPET 例程中的操作序列。当 MPET_CMD 位被设置为 1b 或设置了非零目标速度时，会进入 MPET 例程。MPET 例程包括四个步骤，即 IPD、开环加速、电流下降和滑行。如果每个步骤下方显示的条件评估为“真”，则执行每个步骤；如果条件评估为“假”，那么算法将绕过该特定的步骤并继续执行序列中的下一步。完成（或绕过）全部 4 个步骤之后，算法就会退出 MPET 例程。如果目标速度被设置为非零值，那么在退出 MPET 例程之后，算法将开始启动和加速序列（达到目标速度基准）。

GUID-6B09719C-DC97-4D79-B5B9-C47AAFEACFAC-low.svg图 6-42 MPET 序列

TI 专有的 MPET 例程包含以下操作序列。

  • IPD：如果用户通过设置 MPET_R = 1b 和 MPET_L = 1b 来启用电机绕组电阻或电感测量，或者如果用户定义 MOTOR_RES = 0 或 MOTOR_IND = 0，则 MPET 例程从 IPD 开始。可以使用特定于 MPET 的配置参数或使用正常电机操作 IPD 配置参数来配置 MPET 期间的 IPD。可以使用 MPET_IPD_SELECT 来完成 IPD 配置选择。当 MPET_IPD_SELECT = 1b 时，可以使用 MPET_IPD_CURRENT_LIMIT 来配置 IPD 电流限制，可以使用 MPET_IPD_FREQ 来配置 IPD 重复次数。当 MPET_IPD_SELECT = 0b 时，可以使用 IPD_CURR_THR 和 IPD_REPEAT 来配置 IPD 电流限制和重复次数。如果 IPD 计时器溢出或 IPD 电流衰减时间超过电流上升时间的三倍，则可能会产生 MPET_IPD_FAULT。TI 建议多次运行 MPET 以观察电阻和电感读数是否一致。
  • 开环加速：

    IPD 之后，如果通过设置 MPET_KE = 1b 和 MPET_MECH = 1b 启用反电动势常数或机械参数测量，则 MPET 例程会运行对齐，然后运行开环加速。如果速度环路 PI 常数被定义为零，那么即使 MPET_MECH = 0b，MPET 例程也会包含机械参数测量序列。用户可以配置特定于 MPET 的开环配置参数或使用正常的电机运行开环配置参数。可以使用 MPET_KE_MEAS_PARAMETER_SELECT 来完成开环配置选择。MPET_KE_MEAS_PARAMETER_SELECT = 1b 时，可以使用 MPET_OPEN_LOOP_SLEW_RATE 来定义速度压摆率，使用 MPET_OPEN_LOOP_CURR_REF 来定义开环电流基准，使用 MPET_OPEN_LOOP_SPEED_REF 来定义开环速度基准。MPET_KE_MEAS_PARAMETER_SELECT = 0b 时，可以使用 OL_ACC_A1 和 OL_ACC_A2 来定义速度压摆率，对于电流基准，该值为 ILIMIT 的 80%，对于速度基准，该值为 MAX_SPEED 的 50%。

  • 电流下降：开环加速后，如果启用了机械参数测量，则 MPET 例程会将电机电流优化为足以支持负载的较低值。如果禁用机械参数测量（MPET_MECH = 0b 或非零速度环路 PI 参数），则 MPET 不包含电流下降序列。
  • 滑行：MPET 例程通过启用高阻态允许电机滑行来完成该序列。在电机滑行期间会测量电机反电动势和机械参数指示值。如果电机反电动势低于 STAT_DETECT_THR 中定义的阈值，则会生成 MPET_BEMF_FAULT。

从 EEPROM 或 MPET 中选择参数

MTR_PARAMS 寄存器提供 MPET 估算值。在将 MPET_WRITE_SHADOW 位设置为 1 的情况下，将 MPET 估算值写入影子寄存器，MOTOR_RES、MOTOR_IND、MOTOR_BEMF_CONST、CURR_LOOP_KP、CURR_LOOP_KI、SPD_LOOP_KP 和 SPD_LOOP_KI 影子寄存器中用户配置（来自 EEPROM）的值将被来自 MPET 的估算值覆盖。如果任何影子寄存器被初始化为零（通过 EEPROM 寄存器），则 MPET 估算值用于这些独立于 MPET_WRITE_SHADOW 设置的寄存器。MPET 通过使用测得的电阻和电感来计算电流环路 KP 和 KI。MPET 估算机械参数，包括惯性和轴上的摩擦系数（包括电机和轴耦合负载）。这些值用于设置初始值速度环路 Kp 和 Ki。估算的速度环路 KP 和 KI 设置只能用作初始设置，TI 建议用户根据性能要求在应用中调整这些参数。

注： 在运行 MPET 之前，将 VDC_FILT_DIS 设置为 1b。