ROHM BH6799FVM：5V單相同步全波風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的深度解析

在電子設(shè)備的散熱系統(tǒng)中，風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片起著至關(guān)重要的作用。今天我們要深入探討的是ROHM公司的BH6799FVM，一款專為筆記本電腦散熱風(fēng)扇電機(jī)設(shè)計(jì)的5V單相同步全波風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。

文件下載：BH6799FVM-GTR.pdf

芯片概述

BH6799FVM采用Bi - CMOS工藝，實(shí)現(xiàn)了低導(dǎo)通電阻、低功耗和安靜驅(qū)動(dòng)。其緊湊的MSOP8封裝（尺寸為2.90mm x 4.00mm x 0.90mm），非常適合應(yīng)用于空間有限的設(shè)備，如筆記本電腦散熱風(fēng)扇。

芯片特性

• BTL軟開關(guān)驅(qū)動(dòng)：這種驅(qū)動(dòng)方式有助于減少開關(guān)噪聲，實(shí)現(xiàn)更安靜的運(yùn)行。
• 霍爾元件恒壓輸出：為霍爾元件提供穩(wěn)定的電壓，保證電機(jī)控制的準(zhǔn)確性。
• 鎖保護(hù)和自動(dòng)重啟：無需外部電容，通過內(nèi)部計(jì)數(shù)器設(shè)置鎖檢測開啟時(shí)間（Ton）和鎖檢測關(guān)閉時(shí)間（Toff），提高了電機(jī)的可靠性。
• 轉(zhuǎn)速脈沖信號（FG）輸出：方便用戶監(jiān)測電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

關(guān)鍵參數(shù)

絕對最大額定值

注：在Ta = 25oC（70.0mm×70.0mm×1.6mm玻璃環(huán)氧板）以上，功耗以4.68mW/℃的速率降低，且該值不得超過Pd。

工作條件

電氣特性

真值表

功能詳解

鎖保護(hù)和自動(dòng)重啟電路

通過霍爾信號檢測電機(jī)旋轉(zhuǎn)，利用內(nèi)部計(jì)數(shù)器設(shè)置鎖檢測開啟時(shí)間（Ton）和鎖檢測關(guān)閉時(shí)間（Toff），無需外部元件。這一功能大大提高了電機(jī)的穩(wěn)定性，當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)鎖定情況時(shí)，能夠自動(dòng)重啟，減少人工干預(yù)。

軟開關(guān)功能（靜音驅(qū)動(dòng)設(shè)置）

霍爾放大器的輸入信號被放大以產(chǎn)生輸出信號。當(dāng)霍爾元件輸出信號較小時(shí)，輸出波形的切換梯度較平緩；當(dāng)信號較大時(shí)，切換梯度較陡峭。通過輸入合適的霍爾元件輸出信號，可使輸出波形充分?jǐn)[動(dòng)，實(shí)現(xiàn)安靜驅(qū)動(dòng)。

霍爾輸入設(shè)置

霍爾輸入電壓范圍在工作條件中有明確規(guī)定。通過調(diào)整霍爾元件偏置電阻R1的值，可使霍爾放大器的輸入電壓處于“霍爾輸入電壓范圍”內(nèi)，包括信號幅度。同時(shí)，為了減少霍爾信號的噪聲，可根據(jù)電路板布線情況，在適當(dāng)位置放置電容C1和C2。

安全措施

反向連接保護(hù)二極管

電源反向連接會(huì)導(dǎo)致芯片損壞，因此在電源和Vcc之間必須添加反向連接破壞預(yù)防二極管，以保護(hù)芯片。

應(yīng)對反電動(dòng)勢引起的Vcc電壓上升

反電動(dòng)勢會(huì)產(chǎn)生再生電流到電源，當(dāng)連接反向連接保護(hù)二極管時(shí)，由于二極管阻止電流流向電源，Vcc電壓會(huì)上升。此時(shí)，可在Vcc和GND之間放置電容或齊納二極管，必要時(shí)兩者都添加。

GND線PWM開關(guān)問題

不要對GND線進(jìn)行PWM開關(guān)，因?yàn)檫@無法保證GND端子的電位最低，可能會(huì)影響芯片的正常工作。

FG輸出

FG輸出為開漏輸出，需要上拉電阻。添加電阻R1可保護(hù)芯片，避免FG輸出端子直接連接電源時(shí)超過絕對最大額定值而損壞芯片。

熱降額曲線

熱降額曲線表示芯片在不同環(huán)境溫度下可消耗的功率。芯片可消耗的功率在一定環(huán)境溫度下開始衰減，其梯度由熱阻θja決定。熱阻θja受芯片尺寸、功耗、封裝環(huán)境溫度、封裝條件、風(fēng)速等因素影響。圖18展示了在特定條件下（安裝70 [mm] x 70 [mm] x 1.6 [mm]的FR4玻璃環(huán)氧板，銅箔面積低于3 [%]）測量的熱降額曲線。

使用注意事項(xiàng)

絕對最大額定值

當(dāng)電源電壓或工作溫度超過絕對最大額定值時(shí)，芯片可能會(huì)損壞。如果預(yù)計(jì)會(huì)超過額定值，應(yīng)考慮添加電路保護(hù)裝置，如保險(xiǎn)絲。

電源連接

電源極性反接會(huì)損壞芯片，連接電源時(shí)要格外小心，可添加外部方向二極管。

電源線

反電動(dòng)勢會(huì)導(dǎo)致再生電流流向電源線，可在電源和GND之間放置電容來引導(dǎo)再生電流。選擇電容時(shí)，要確保其特性符合要求，特別是在使用電解電容時(shí)，要考慮低溫下電容特性的變化。

GND電位

由于電機(jī)反電動(dòng)勢的影響，電機(jī)輸出端子可能會(huì)低于GND端子電位。在所有工作條件下，GND端子的電位必須是最低的，同時(shí)要確保除GND和電機(jī)輸出端子外的所有端子，包括瞬態(tài)特性，都不會(huì)低于GND電壓。

熱設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際工作條件下的功耗（Pd）進(jìn)行熱設(shè)計(jì)，留出足夠的余量。

引腳短路和安裝錯(cuò)誤

在將芯片安裝到印刷電路板上時(shí)要小心，任何連接錯(cuò)誤或引腳短路都可能損壞芯片。

強(qiáng)電磁場中的操作

在強(qiáng)電磁場環(huán)境中使用芯片時(shí)要謹(jǐn)慎，因?yàn)檫@可能會(huì)導(dǎo)致芯片故障。

ASO

使用芯片時(shí)，要設(shè)置輸出晶體管，使其不超過絕對最大額定值或ASO。

熱關(guān)斷電路

芯片內(nèi)置熱關(guān)斷電路（TSD電路），工作溫度為175oC（典型值），具有25oC（典型值）的滯后寬度。當(dāng)芯片溫度升高，TSD電路工作時(shí)，輸出端子變?yōu)殚_路狀態(tài)。TSD電路僅用于關(guān)閉芯片以防止熱失控，不能保證芯片的保護(hù)和正常運(yùn)行。

應(yīng)用板測試

在應(yīng)用板上測試芯片時(shí)，連接低阻抗引腳的電容會(huì)對芯片造成壓力。每次操作后要對電容放電，在檢查過程中連接或移除夾具時(shí)要先關(guān)閉芯片電源，組裝過程中要對芯片進(jìn)行接地處理，運(yùn)輸和存儲時(shí)也要采取類似的防靜電措施。

GND布線模式

當(dāng)同時(shí)使用小信號和大電流GND模式時(shí)，建議將兩種接地模式隔離，在應(yīng)用的地電位處設(shè)置單個(gè)接地點(diǎn)，以避免大電流引起的布線電阻和電壓變化影響小信號接地電壓。同時(shí)，要注意不要改變?nèi)魏瓮獠拷M件的GND布線模式。

輸出和GND之間的電容

當(dāng)在輸出和GND之間連接大電容時(shí)，如果Vcc因某種原因短路到0V或GND，電容中充電的電流可能會(huì)流入輸出端，導(dǎo)致芯片損壞。因此，輸出和GND之間的電容應(yīng)保持在100uF以下。

IC端子輸入

當(dāng)未向IC施加Vcc電壓時(shí)，不要向每個(gè)輸入端子施加電壓。當(dāng)輸入端子施加高于Vcc或低于GND的電壓時(shí)，由于IC結(jié)構(gòu)會(huì)激活寄生元件，導(dǎo)致電路之間相互干擾，最終可能導(dǎo)致故障和損壞。

總結(jié)

ROHM的BH6799FVM芯片以其低功耗、緊湊封裝和豐富的功能，為筆記本電腦散熱風(fēng)扇等緊湊型5V風(fēng)扇提供了優(yōu)秀的驅(qū)動(dòng)解決方案。在使用過程中，嚴(yán)格遵守各項(xiàng)參數(shù)和注意事項(xiàng)，能夠確保芯片的穩(wěn)定運(yùn)行，延長電機(jī)的使用壽命。電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)電路時(shí)，應(yīng)充分考慮芯片的特性和要求，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能和可靠性。你在使用類似芯片時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。