ZHCSUG4A January   2024  – May 2024 MCF8315C-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 特性
  3. 应用
  4. 说明
  5. 引脚配置和功能
  6. 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. 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
      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
  8. EEPROM(非易失性)寄存器映射
    1. 7.1 Algorithm_Configuration 寄存器
    2. 7.2 Fault_Configuration 寄存器
    3. 7.3 Hardware_Configuration 寄存器
    4. 7.4 Internal_Algorithm_Configuration 寄存器
  9. RAM(易失性)寄存器映射
    1. 8.1 Fault_Status 寄存器
    2. 8.2 System_Status 寄存器
    3. 8.3 器件控制寄存器
    4. 8.4 Algorithm_Control 寄存器
    5. 8.5 算法变量寄存器
  10. 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
    2. 9.2 典型应用
      1. 9.2.1 应用曲线
        1. 9.2.1.1 电机启动
        2. 9.2.1.2 MPET
        3. 9.2.1.3 死区时间补偿
        4. 9.2.1.4 自动转换
        5. 9.2.1.5 抗电压浪涌 (AVS)
        6. 9.2.1.6 使用 DACOUT 进行实时变量跟踪
    3. 9.3 电源相关建议
      1. 9.3.1 大容量电容
    4. 9.4 布局
      1. 9.4.1 布局指南
      2. 9.4.2 散热注意事项
        1. 9.4.2.1 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

主动制动

若要使电机快速减速,需要迅速且可控地从转子中提取电机的机械能。然而,如果电机的机械能在减速过程中返回到电源,则电源电压 (VM) 会升高。通过使用一项称为主动制动的新技术,MCF8315C-Q1 能够在不将能量泵回电源电压的情况下,使电机快速减速。ACTIVE_BRAKE_EN 应设置为 1b 以启用主动制动,并防止在电机快速减速期间产生直流总线电压 (VM) 尖峰。也可以在反向驱动(请参阅节 6.3.10.3)或电机停止(请参阅节 6.3.20.3)期间使用主动制动,以便在不产生直流总线电压 (VM) 尖峰的情况下快速降低电机转速。

可以使用 ACTIVE_BRAKE_CURRENT_LIMIT 配置主动制动期间直流总线电流的最大限值 (idc_ref)。直流总线电流限制 (idc_ref) 与使用 PI 控制器估算的直流总线电流 (idc) 之间存在误差,由此生成 D 轴电流基准 (id_ref),如图 6-43 所示。可以使用 ACTIVE_BRAKE_KP 和 ACTIVE_BRAKE_KI 配置 PI 控制器的增益常数。在主动制动期间,直流总线电流限值 (idc_ref) 从零开始线性增加到 ACTIVE_BRAKE_CURRENT_LIMIT,电流转换速率由 ACTIVE_BRAKE_BUS_CURRENT_SLEW_RATE 定义。

MCF8315C-Q1 id_ref 的主动制动电流控制环路图 6-43 id_ref 的主动制动电流控制环路

ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_ENTRY 用于设置初始速度和目标速度之间的最小差值,超过该值时将进入主动制动状态。例如,考虑将 ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_ENTRY 设置为 10%;如果初始速度为 100%,目标速度设置为 95%,则 MCF8315C-Q1 使用 AVS 而不是主动制动来达到 95% 速度,因为指令速度变化差异 (5%) 小于 ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_ENTRY (10%)。

ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_EXIT 用于设置当前速度和目标速度之间的差值,低于该值时将退出主动制动状态。例如,考虑将 ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_EXIT 设置为 5%;如果电机初始速度为 100%,目标速度设置为 10%,则 MCF8315C-Q1 使用主动制动来将电机转速降低至 15%;当达到 15% 速度时,MCF8315C-Q1 会退出主动制动状态,并使用 AVS 将电机速度减速至 10%。

ACTIVE_BRAKE_MOD_INDEX_LIMIT 用于设置调制指数,低于该指数时将使用主动制动。例如,考虑将 ACTIVE_BRAKE_MOD_INDEX_LIMIT 设置为 50%,将 ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_ENTRY 设置为 5%,将 ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_EXIT 设置为 2.5%。如果电机初始速度为 70%(对应调制指数为 90%),目标速度为 40%(对应调制指数为 60%),则 MCF8315C-Q1 使用 AVS 来使电机减速,直到达到目标速度 40%,因为与最终速度对应的调制指数 (60%) 高于 ACTIVE_BRAKE_MOD_INDEX_LIMIT 50%。同样情况下,如果最终速度指令为 10%(对应调制指数为 30%),则 MCF8315C-Q1 使用 AVS 直至 30% 速度(对应调制指数为 50%),然后切换到主动制动以便从 30% 速度降至 15% 速度(最终速度 10% + ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_EXIT 5%),并再次使用 AVS 从 15% 速度降至 10% 速度,从而完成主动制动。TI 建议将 ACTIVE_BRAKE_MOD_INDEX_LIMIT 设置为 100%,从而开始主动制动调节;如果在主动制动期间观察到直流总线电压 (VM) 尖峰,则逐步减小 ACTIVE_BRAKE_MOD_INDEX_LIMIT 以消除该电压尖峰。如果将 ACTIVE_BRAKE_MOD_INDEX_LIMIT 设置为 0%,则 MCF8315C-Q1 在正向方向上将通过 AVS 进行减速(即使 ACTIVE_BRAKE_EN 设置为 1b);在反向方向上(方向改变期间),ACTIVE_BRAKE_MOD_INDEX_LIMIT 不适用,因此 MCF8315C-Q1 将通过主动制动进行减速。

注:
  1. ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_ENTRY、ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_EXIT 和 ACTIVE_BRAKE_MOD_INDEX_LIMIT 仅在正向减速期间适用,在方向改变期间不使用。
  2. 如需运行主动制动,ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_ENTRY 应设置为高于 ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_EXIT。
  3. 在主动(或闭环)制动期间,Iq_ref 被钳位至 -ILIMIT。这(Iq_ref 被钳位至 -ILIMIT)可能会导致速度 PI 环路趋于饱和,并且在减速期间使 SPEED_LOOP_SATURATION 位设置为 1b。一旦减速完成,此位就会自动设置为 0b,速度 PI 环路也不再饱和。因此,在减速期间应忽略速度环路饱和故障。
  4. 主动制动在扭矩模式下不可用。