ZHCSQ51 November   2023 MCF8329A

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 修订历史记录
  6. 5 引脚配置和功能
  7. 6 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级 - 通信
    3. 6.3 建议运行条件
    4. 6.4 热性能信息 1pkg
    5. 6.5 电气特性
    6. 6.6 标准和快速模式下 SDA 和 SCL 总线的特征
    7. 6.7 典型特性
  8. 7 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1  三相 BLDC 栅极驱动器
      2. 7.3.2  栅极驱动架构
        1. 7.3.2.1 死区时间和跨导预防
      3. 7.3.3  AVDD 线性稳压器
      4. 7.3.4  DVDD 稳压器
        1. 7.3.4.1 AVDD 供电的 VREG
        2. 7.3.4.2 用于 VREG 的外部电源
        3. 7.3.4.3 用于 VREG 电源的外部 MOSFET
      5. 7.3.5  低侧电流检测放大器
      6. 7.3.6  器件接口模式
        1. 7.3.6.1 接口 - 控制和监控
        2. 7.3.6.2 I2C 接口
      7. 7.3.7  电机控制输入选项
        1. 7.3.7.1 模拟模式电机控制
        2. 7.3.7.2 PWM 模式电机控制
        3. 7.3.7.3 频率模式电机控制
        4. 7.3.7.4 基于 I2C 的电机控制
        5. 7.3.7.5 输入控制基准曲线
          1. 7.3.7.5.1 线性控制曲线
          2. 7.3.7.5.2 阶梯控制曲线
          3. 7.3.7.5.3 正向/反向曲线
        6. 7.3.7.6 在不使用分析器的情况下控制输入传递函数
      8. 7.3.8  自举电容器初始充电
      9. 7.3.9  在不同初始条件下启动电机
        1. 7.3.9.1 案例 1 – 电机静止
        2. 7.3.9.2 案例 2 – 电机正向旋转
        3. 7.3.9.3 案例 3 – 电机反向旋转
      10. 7.3.10 电机启动顺序 (MSS)
        1. 7.3.10.1 初始速度检测 (ISD)
        2. 7.3.10.2 电机重新同步
        3. 7.3.10.3 反向驱动
          1. 7.3.10.3.1 反向驱动调谐
        4. 7.3.10.4 电机启动
          1. 7.3.10.4.1 对齐
          2. 7.3.10.4.2 双对齐
          3. 7.3.10.4.3 初始位置检测 (IPD)
            1. 7.3.10.4.3.1 IPD 操作
            2. 7.3.10.4.3.2 IPD 释放
            3. 7.3.10.4.3.3 IPD 超前角度
          4. 7.3.10.4.4 显示首个周期启动
          5. 7.3.10.4.5 开环
          6. 7.3.10.4.6 从开环转换到闭环
      11. 7.3.11 闭环运行
        1. 7.3.11.1 闭环加速
        2. 7.3.11.2 速度 PI 控制
        3. 7.3.11.3 电流 PI 控制
        4. 7.3.11.4 电源环路
        5. 7.3.11.5 调制指数控制
      12. 7.3.12 每安培最大扭矩 (MTPA) 控制
      13. 7.3.13 弱磁控制
      14. 7.3.14 电机参数
        1. 7.3.14.1 电机电阻
        2. 7.3.14.2 电机电感
        3. 7.3.14.3 电机反电动势常数
      15. 7.3.15 电机参数提取工具 (MPET)
      16. 7.3.16 防电压浪涌 (AVS)
      17. 7.3.17 输出 PWM 开关频率
      18. 7.3.18 主动制动
      19. 7.3.19 死区时间补偿
      20. 7.3.20 电压检测调节
      21. 7.3.21 电机停止运转选项
        1. 7.3.21.1 滑行（高阻态）模式
        2. 7.3.21.2 再循环模式
        3. 7.3.21.3 低侧制动
        4. 7.3.21.4 主动降速
      22. 7.3.22 FG 配置
        1. 7.3.22.1 FG 输出频率
        2. 7.3.22.2 开环中的 FG
        3. 7.3.22.3 电机停止期间的 FG
        4. 7.3.22.4 故障期间的 FG 行为
      23. 7.3.23 直流总线电流限值
      24. 7.3.24 保护功能
        1. 7.3.24.1  PVDD 电源欠压锁定 (PVDD_UV)
        2. 7.3.24.2  AVDD 上电复位 (AVDD_POR)
        3. 7.3.24.3  GVDD 欠压锁定 (GVDD_UV)
        4. 7.3.24.4  BST 欠压锁定 (BST_UV)
        5. 7.3.24.5  MOSFET VDS 过流保护 (VDS_OCP)
        6. 7.3.24.6  VSENSE 过流保护 (SEN_OCP)
        7. 7.3.24.7  热关断 (OTSD)
        8. 7.3.24.8  硬件锁定检测电流限制 (HW_LOCK_ILIMIT)
          1. 7.3.24.8.1 HW_LOCK_ILIMIT 锁存关断 (HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 00xxb)
          2. 7.3.24.8.2 HW_LOCK_ILIMIT 自动恢复 (HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 01xxb)
          3. 7.3.24.8.3 HW_LOCK_ILIMIT 仅报告 (HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 1000b)
          4. 7.3.24.8.4 HW_LOCK_ILIMIT 已禁用 (HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 1001b-1111b)
        9. 7.3.24.9  锁定检测电流限制 (LOCK_ILIMIT)
          1. 7.3.24.9.1 LOCK_ILIMIT 锁存关断 (LOCK_ILIMIT_MODE = 00xxb)
          2. 7.3.24.9.2 LOCK_ILIMIT 自动恢复 (LOCK_ILIMIT_MODE = 01xxb)
          3. 7.3.24.9.3 LOCK_ILIMIT 仅报告 (LOCK_ILIMIT_MODE = 1000b)
          4. 7.3.24.9.4 LOCK_ILIMIT 已禁用 (LOCK_ILIMIT_MODE = 1xx1b)
        10. 7.3.24.10 电机锁定 (MTR_LCK)
          1. 7.3.24.10.1 MTR_LCK 锁存关断 (MTR_LCK_MODE = 00xxb)
          2. 7.3.24.10.2 MTR_LCK 自动恢复 (MTR_LCK_MODE= 01xxb)
          3. 7.3.24.10.3 MTR_LCK 仅报告 (MTR_LCK_MODE = 1000b)
          4. 7.3.24.10.4 MTR_LCK 已禁用 (MTR_LCK_MODE = 1xx1b)
        11. 7.3.24.11 电机锁定检测
          1. 7.3.24.11.1 锁定 1：异常速度 (ABN_SPEED)
          2. 7.3.24.11.2 锁定 2：异常 BEMF (ABN_BEMF)
          3. 7.3.24.11.3 锁定 3：无电机故障 (NO_MTR)
        12. 7.3.24.12 MPET 故障
        13. 7.3.24.13 IPD 故障
    4. 7.4 器件功能模式
      1. 7.4.1 功能模式
        1. 7.4.1.1 睡眠模式
        2. 7.4.1.2 待机模式
        3. 7.4.1.3 故障复位 (CLR_FLT)
    5. 7.5 外部接口
      1. 7.5.1 DRVOFF - 栅极驱动器关断功能
      2. 7.5.2 DAC 输出
      3. 7.5.3 电流检测放大器输出
      4. 7.5.4 振荡源
        1. 7.5.4.1 外部时钟源
    6. 7.6 EEPROM 访问和 I2C 接口
      1. 7.6.1 EEPROM 访问
        1. 7.6.1.1 EEPROM 写入
        2. 7.6.1.2 EEPROM 读取
      2. 7.6.2 I2C 串行接口
        1. 7.6.2.1 I2C 数据字
        2. 7.6.2.2 I2C 写入操作
        3. 7.6.2.3 I2C 读取操作
        4. 7.6.2.4 I2C 通信协议数据包示例
        5. 7.6.2.5 内部缓冲区
        6. 7.6.2.6 CRC 字节计算
    7. 7.7 EEPROM（非易失性）寄存器映射
      1. 7.7.1 算法配置寄存器
      2. 7.7.2 Internal_Algorithm_Configuration 寄存器
      3. 7.7.3 Hardware_Configuration 寄存器
      4. 7.7.4 Fault_Configuration 寄存器
    8. 7.8 RAM（易失性）寄存器映射
      1. 7.8.1 Fault_Status 寄存器
      2. 7.8.2 算法控制寄存器
      3. 7.8.3 System_Status 寄存器
      4. 7.8.4 器件控制寄存器
      5. 7.8.5 算法变量寄存器
  9. 8 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
    2. 8.2 典型应用
      1.      详细设计过程
      2.      自举电容器和 GVDD 电容器选型
      3. 8.2.1 VREG 电源的外部 MOSFET 选择
      4.      栅极驱动电流
      5.      栅极电阻器选型
      6.      大功率设计中的系统注意事项
      7.      电容器电压等级
      8.      外部功率级元件
      9. 8.2.2 应用曲线
        1. 8.2.2.1 电机启动
        2.       高速 (1.8kHz) 运行
        3.       主动制动以更快减速
        4. 8.2.2.2 死区时间补偿
  10. 9 电源相关建议
    1. 9.1 大容量电容
  11. 10布局
    1. 10.1 布局指南
    2. 10.2 布局示例
    3. 10.3 散热注意事项
      1. 10.3.1 功率损耗
  12. 11器件和文档支持
    1. 11.1 文档支持
      1. 11.1.1 相关文档
    2. 11.2 支持资源
    3. 11.3 商标
    4. 11.4 静电放电警告
    5. 11.5 术语表
  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

7.3.15 电机参数提取工具 (MPET)

MCF8329A 使用电机绕组电阻、电机绕组电感和反电动势常数在闭环运行中估算电机位置。MPET 例程测量电机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 7-38 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。如果图 7-38 中显示的条件评估为“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-20230305-SS0I-SSCB-D9LJ-GPVHKKS8BPLW-low.svg图 7-38 MPET 序列

TI 专有的 MPET 例程包含以下操作序列。

  • 开环加速：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 来定义速度转换率，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，电流基准为 OL_ILIMIT，速度基准为 OPN_CL_HANDOFF_THR 速度。
  • 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_BEMF_CONST、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 通过用户输入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：
  1. TI 建议在 MPET 测量期间将 VdcFilterDisable 位设置为 1b。
  2. 在 MPET 期间，FG 信号不准确。
  3. 如果 CURRENT_LOOP_KP 和 CURRENT_LOOP_KI 设置为零，则 MCF8329A 会使用电机电阻和电感值自动计算这些系数。