本文导读

只用一颗3mm×4mm的小芯片就能把风扇、泵等小功率无刷电机驱动起来的动力单元——这就是MPS新一代车规级三相驱动器MPQ6634。把复杂的三相驱动、FOC算法、全套保护塞进一颗芯片，加速开发周期！

  引言

MPQ6634是一款智能无刷电机控制芯片，集成无感FOC控制算法，无需额外的代码支持，根据实际应用需求，通过上位机修改相关寄存器配置即可。MPQ6634集成了预驱和MOS管，无需多余的外围电路，可直接驱动无刷电机，对外提供PWM控制接口，用于电机速度控制，适用于风扇、进气格栅等汽车小功率无刷电机。

图1  MPQ6634芯片

  

MPQ6634资源、优势介绍

M

PQ6634芯片特点：

· 输入电压：4.5V~35V

· 相电流：高达2A

· 驱动方式：无感FOC控制

· 控制信号：0-3.3V电压输入/50Hz~20kHz PWM输入

                

方向控制输入、制动信号输入

· 运行控制：速度-占空比曲线配置

· 控制模式：开环/闭环速度控制模式

· 保护功能：过流保护、过压保护、缺相保护和堵转保护

· 反馈信号：速度和堵转信号反馈

· 通信方式：通过IIC读写

· PWM开关频率：24kHz

· 电机功率：推荐25W以下

· AEC-Q100 Grade 1

MPQ6634芯片优势：

· TQFN-12(3mmx4mm)封装，体积小，缩小硬件PCB的空间

·

 集成LDO和MOSFET，外围电路简单

· 集成无感FOC控制算法，无需额外代码

· 提供上位机配置和调试，快速驱动电机

  

MPQ6634应用

 

3.1 无刷电机控制

MPQ6634芯片功能框图如图2所示。

 

图2  MPQ6634芯片功能框图

  3.1.1 驱动方式

  ·  无感FOC驱动

无感FOC驱动的信号波形如图3所示。

 

图3  无感FOC驱动波形

  3.1.2 速度控制

SPD引脚可通过施加脉宽调制（PWM）信号或直流电压，在开环或闭环模式下控制电机转速。其输入频率范围为50 Hz至20 kHz，或允许输入0 V至3.3 V的直流电压。

     

· PWM_DC = 1

   电机转速由 SPD 引脚上的直流电压控制。

     

· PWM_DC = 0

   电机转速由输入 PWM 信号的占空比控制。

  3.1.3 方向控制

运行方向由DIR 引脚的输入极性和内部DIR位共同决定。默认情况下，当DIR输入为低电平时，电机正向旋转（顺序：OUTA → OUTB → OUTC → OUTA…）；当DIR输入为高电平时，电机反向旋转（顺序：OUTA → OUTC → OUTB → OUTA…）。

芯片内有一个寄存器位可反转DIR输入的极性。若该位被置位，当DIR输入为低电平时，电机反向旋转；当 DIR 输入为高电平时，电机按正向旋转。

如果在运行过程中改变旋转方向，驱动器会先将输出占空比降低以减速，随后再按新的指令方向驱动电机旋转。

 

3.1.4 转子对齐

对齐阶段控制器输出一个可配置的电压矢量，持续一段可设定的时间，将转子定位到指定位置。U_START[3:0]配置对齐电压，ALIGN_TIME[1:0]配置对齐时间。

 

3.1.5 开环加速

转子对齐完成后，电机以开环方式启动，通过逐步增大驱动电压矢量的幅值和频率来加速。启动阶段的最小输出占空比、加速斜率、电气频率的加速目标值，以及开环到闭环的切换阈值，均可通过寄存器针对不同电机类型进行配置。

  3.1.6 速度曲线

可通过寄存器同时设置输入占空比与输出占空比/转速的对应关系，寄存器位SPD_MAX[11:0]支持6种配置，用于设定闭环速度控制下的最大转速。

SPD_MAX[7:0]位用于设定开环速度控制下，当输入占空比为 100% 时的输出占空比。

S0[7:0]位用于设定输入占空比等于D0（由 D0[7:0]位设定）时的速度/输出占空比。

S1[7:0]、S2[7:0]、S3[7:0]和S4[7:0] 位分别对应输入占空比为D1[7:0]、D2[7:0]、D3[7:0]和D4[7:0] 时的速度/输出占空比，如图4所示。

 

图4  速度曲线

 

 3.2 故障保护

 

3.2.1 短路保护

MPQ6634内置过载和短路保护（SCP）功能，通过监测每个MOSFET的电流实现。当MOSFET的电流达到过流保护（SCP）阈值（典型值3A）时，经过一段消隐时间后，所有MOSFET会立即关断，并在锁定重试时间结束后恢复运行。

 

3.2.2 过温保护

在正常开关过程中，流过MOSFET的电流在消隐时间后超过由OC_THR位设定的阈值，输出占空比将降低，以限制输出电流。过流保护（OCP）阈值可设为1 A或2 A。通过OCP_EN位可禁用OCP功能。

 

3.2.3 过温关断

MPQ6634集成了温度监控功能。当芯片结温超过175°C时，所有MOSFET立即关断；待芯片温度降至阈值以下后，器件自动恢复运行。

 

3.2.4 欠压锁定

当VCC引脚（Vcc）上的电压降至欠压锁定阈值电压以下时，设备中的所有电路将被禁用，内部逻辑将被重置。当VCC电压上升超过UVLO阈值时，操作将恢复。

  3.2.5 过压保护

MPQ6634提供两个过压保护（OVP）阈值，以适应不同应用场景。通过UIN_SEL位可选择所需的OVP阈值。当VCC超过其过压阈值（典型值为19 V或33 V）时，芯片会立即关断所有MOSFET；待VCC降至过压阈值以下后，芯片自动恢复正常运行。

通过 OVP_EN 位可禁用过压保护功能。

 

3.2.6 堵转保护

芯片内置转子堵转保护功能。一旦该保护被触发，芯片会立即关断所有MOSFET。默认情况下，经过5.5秒的锁定重试时间后，器件自动恢复正常运行。通过RETRY位可将保护行为配置为“锁死停机（latch-off）”或“重试恢复（retry）”两种模式。

 

3.2.7 缺相保护

MPQ6634实时监测每一相的电压与电流。一旦触发缺相保护（PLOS），芯片立即停止开关动作并锁死停机。通过PL_EN位可禁用缺相保护功能。

 

3.3 典型应用

MPQ6634的典型的外围电路设计如图5所示。

 

图5  外围电路参考

  结语

MPQ6634用一颗芯片诠释了“简单即强大”。把复杂留给自己，把简洁留给设计，把安心留给终端用户——这就是下一代智能风扇的答案！