全面認知·無刷直流電機驅動芯片

無刷電機驅動芯片是控制無刷直流電機（BLDC）運行的核心組件，負責將微控制器（MCU）的控制信號轉換為驅動電機的功率信號，同時實現(xiàn)電機的調速、換相及保護等功能。

工作原理

基本結構

無刷直流電機主要由定子和轉子組成，定子上繞有三相線圈，轉子為永磁體。驅動芯片通過控制定子線圈的通電順序和電流大小，產(chǎn)生旋轉磁場，推動轉子轉動。

換相控制

依賴霍爾傳感器檢測轉子位置，或通過反電動勢檢測等無傳感器技術，確定轉子位置，按照特定的換相時序（如 U→V→W）導通三相線圈，實現(xiàn)電機的連續(xù)轉動。

PWM 調速

驅動芯片接收 PWM 信號，通過改變 PWM 波的占空比，調節(jié)電機繞組兩端的平均電壓，從而實現(xiàn)對電機轉速的控制，占空比越大，電機轉速越快。

功能特點

功率放大

將微控制單元（MCU）輸出的微弱邏輯信號放大為足以驅動無刷直流電機的功率信號，為電機提供所需的電流和電壓。

保護功能

具備過流保護、過壓保護、欠壓保護、過熱保護、短路保護、堵轉保護等，防止芯片和電機在異常情況下?lián)p壞，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

自舉升壓

一些驅動芯片內(nèi)部集成自舉升壓電路，用于驅動高側 MOS 管，無需外部單獨的電源，簡化了電路設計。

多種控制接口

支持模擬信號控制、PWM 控制、I2C 總線控制等多種控制方式，方便與不同的主控芯片連接，實現(xiàn)靈活的控制。

主要參數(shù)

工作電壓范圍

芯片能夠正常工作的電壓區(qū)間，需要與電機的供電電壓相匹配，常見的電壓范圍從幾伏到幾十伏不等，如 4.7V 至 36V。

輸出電流能力

包括持續(xù)輸出電流和峰值輸出電流，持續(xù)輸出電流是芯片能夠長時間穩(wěn)定提供的電流，峰值輸出電流是在短時間內(nèi)（如啟動瞬間）能夠承受的最大電流，需要根據(jù)電機的額定電流和啟動電流來選擇合適的芯片，一般要求持續(xù)輸出電流大于電機額定電流。

PWM 頻率范圍

芯片支持的 PWM 信號頻率范圍，不同的應用場景可能需要不同的 PWM 頻率，較高的頻率可以使電機運行更平穩(wěn)，但也可能增加芯片的功耗，常見的頻率范圍在幾百 Hz 到幾十 kHz 之間。

開關速度

反映了芯片內(nèi)部功率器件（如 MOS 管）的導通和關斷速度，開關速度越快，電機的響應速度越快，能量損耗也相對較小，但同時也可能產(chǎn)生較高的電磁干擾。

分類

按驅動相數(shù)

可分為三相驅動芯片和多相驅動芯片，三相驅動芯片適用于常見的三相無刷直流電機，多相驅動芯片則用于一些特殊要求的高功率或高精度電機系統(tǒng)。

按控制方式

有傳感器控制芯片和無傳感器控制芯片。有傳感器控制芯片通過霍爾傳感器等獲取轉子位置信息，控制精度較高；無傳感器控制芯片則通過反電動勢檢測等算法來估算轉子位置，成本較低，且減少了傳感器帶來的可靠性問題。

按集成度

可分為高集成度芯片和低集成度芯片。高集成度芯片內(nèi)部集成了較多的功能模塊，如功率 MOS 管、驅動電路、控制電路、保護電路等，外圍電路簡單，使用方便，但靈活性相對較差；低集成度芯片通常只包含基本的驅動電路，需要外接較多的元件來實現(xiàn)完整的功能，靈活性較高，但設計復雜度也相應增加。

典型芯片介紹

GC4931P：一款專為三相無刷直流電機設計的預驅動芯片，能夠驅動 N 型功率 MOSFET，支持 4.7V 至 36V 的寬電壓范圍，低功耗同步整流功能降低了功耗，集成了過溫、過壓、低壓、堵轉鎖定等多種保護機制，工作溫度范圍為 - 40℃至 110℃，采用 5mmx5mm QFN 28 腳封裝，底部設有散熱片，適用于電動工具、家用電器和工業(yè)自動化設備等領域。

PT2513B:一款整合的三相無傳感器 BLDC 馬達驅動芯片, 具有進階保護功能,包括軟啟動電路、熱關斷、堵轉保護和輸出電流限制。PT2513A/B 采用弦波電流控制來降低運轉的電磁噪聲，適合使用于需要高效率的風扇馬達驅動。在速度控制接口上，PT2513A 支持開環(huán)；PT2513B 除開環(huán)控制外, 也可透過設定達成閉環(huán)控制。PT2513A/B 采用 BCD 制程，使用上僅需單一 VDD 電源，其周邊僅需幾個零件。芯片封裝為帶底部散熱的 HTSSOP20，可實現(xiàn)出色的能效，使其成為緊湊型、低成本、無傳感器 BLDC 馬達驅動的理想解決方案。

AM2355N:是一款三相無傳感器直流風扇電機驅動集成電路。它感應電機旋轉時的反電動勢，并向電機提供相應的換向電流。轉速可由PWM輸入信號控制。驅動程序包括鎖定檢測、熱關機和過電流保護。正向和反向控制。

深圳市鈞敏科技有限公司

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