ZHCSQ51 November   2023 MCF8329A

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 特性
  3. 应用
  4. 说明
  5. 修订历史记录
  6. 引脚配置和功能
  7. 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. 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. 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. 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

Hardware_Configuration 寄存器

表 7-34 列出了 Hardware_Configuration 寄存器的存储器映射寄存器。表 7-34中未列出的所有寄存器偏移地址都应视为保留的位置,并且不应修改寄存器内容。

表 7-34 HARDWARE_CONFIGURATION 寄存器
偏移缩写寄存器名称部分
A4hPIN_CONFIG硬件引脚配置节 7.7.3.1
A6hDEVICE_CONFIG1器件配置 1节 7.7.3.2
A8hDEVICE_CONFIG2器件配置 2节 7.7.3.3
AAhPERI_CONFIG1外设配置 1节 7.7.3.4
AChGD_CONFIG1栅极驱动器配置 1节 7.7.3.5
AEhGD_CONFIG2栅极驱动器配置 2节 7.7.3.6

复杂的位访问类型经过编码可适应小型表单元。表 7-35 展示了适用于此部分中访问类型的代码。

表 7-35 Hardware_Configuration 访问类型代码
访问类型代码说明
读取类型
RR读取
写入类型
WW写入
复位或默认值
-n复位后的值或默认值

7.7.3.1 PIN_CONFIG 寄存器(偏移 = A4h)[复位 = 00000000h]

表 7-36 展示了 PIN_CONFIG。

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用于配置硬件引脚的寄存器

表 7-36 PIN_CONFIG 寄存器字段说明
字段类型复位说明
31奇偶校验R/W0h奇偶校验位
30-28FLUX_WEAKENING_CURRENT_RATIOR/W0h弱磁电流基准的最大值占 ILIMIT 的百分比
0h = 仅存在循环限制
1h = 80%
2h = 70%
3h = 60%
4h = 50%
5h = 40%
6h = 30%
7h = 20%
27VdcFilterDisableR/W0hVdc 滤波器禁用
0h = Vdc 滤波器启用
1h = Vdc 滤波器禁用
26-22LEAD_ANGLER/W0h超前角(度)
0- 15 = 1 × 位值
15 - 31 = 2 × (位值 -15) + 15
21-11MAX_POWERR/W0h最大功率(瓦)
0- 1023 = 1 × 位值
1024 - 2047 = 2 × (位值 -1024) + 1024
10-9FG_IDLE_CONFIGR/W0h停止期间的 FG 配置
0h = FG 继续并且未定义结束状态,提供了 FG_CONFIG(在滑行期间定义 FG)
1h = FG 为高阻态(在外部拉至高电平)
2h = FG 拉至低电平
3h = FG 为高阻态(在外部拉至高电平)
8-7FG_FAULT_CONFIGR/W0h故障期间的 FG 信号行为
0h = FG 为高阻态(在外部拉至高电平)
1h = FG 为高阻态(在外部拉至高电平)
2h = FG 拉至低电平
3h = 如果 FG_CONFIG 为 1,则 FG 处于活动状态,直至 BEMF 降至 FG_BEMF_THR 定义的 BEMF 阈值以下
6RESERVEDR/W0h保留
5BRAKE_PIN_MODER/W0h制动引脚模式
0h = 低侧制动
1h = 保留
4RESERVEDR/W0h保留
3-2BRAKE_INPUTR/W0h制动引脚覆盖
0h = 硬件引脚制动
1h = 根据 BRAKE_PIN_MODE 覆盖引脚和制动
2h = 覆盖引脚,不制动/对齐
3h = 硬件引脚制动
1-0SPEED_MODER/W0h从速度引脚配置基准命令模式
0h = 模拟模式
1h = 由速度输入引脚的占空比控制
2h = 寄存器覆盖模式
3h = 由速度输入引脚的频率控制

7.7.3.2 DEVICE_CONFIG1 寄存器(偏移 = A6h)[复位 = 00000000h]

表 7-37 展示了 DEVICE_CONFIG1。

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用于配置器件的寄存器

表 7-37 DEVICE_CONFIG1 寄存器字段说明
字段类型复位说明
31奇偶校验R/W0h奇偶校验位
30MTPA_ENR/W0h启用每安培最大扭矩运行
0h = 禁用 MTPA
1h = 启用 MTPA
29-28DAC_SOX_ANA_CONFIGR/W0h引脚 33 配置
0h = DACOUT
1h = CSA_OUT
2h = ANA_ON_PIN
3h = CSA_OUT
27RESERVEDR/W0h保留
26-20I2C_SLAVE_ADDRR/W0hI2C 从器件地址
19-5RESERVEDR/W0h保留
4-3SLEW_RATE_I2C_PINSR/W0hI2C 引脚的压摆率控制
0h = 4.8mA
1h = 3.9mA
2h = 1.86mA
3h = 30.8mA
2PULLUP_ENABLER/W0h为 nFault 和 FG 引脚启用内部上拉
0h = 禁用
1h = 启用
1-0BUS_VOLTR/W0h最大直流总线电压配置 (V)
0h = 15V
1h = 30V
2h = 60V
3h = 未定义

7.7.3.3 DEVICE_CONFIG2 寄存器(偏移 = A8h)[复位 = 00000000h]

表 7-38 展示了 DEVICE_CONFIG2。

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用于配置器件的寄存器

表 7-38 DEVICE_CONFIG2 寄存器字段说明
字段类型复位说明
31奇偶校验R/W0h奇偶校验位
30-16INPUT_MAXIMUM_FREQR/W0h控制模式下速度引脚上“由频率速度引脚输入控制”的输入频率,对应于 100% 占空比
输入占空比 = 输入频率/INPUT_MAXIMUM_FREQ
15-14SLEEP_ENTRY_TIMER/W0h当输入源持续保持等于或低于 SLEEP_ENTRY_TIME 的睡眠进入阈值时,器件会进入睡眠模式
0h = 当速度引脚保持低电平 50µs 时进入睡眠
1h = 当速度引脚保持低电平 200µs 时进入睡眠
2h =当速度引脚保持低电平 20ms 时进入睡眠
3h = 当速度引脚保持低电平 200ms 时进入睡眠
13RESERVEDR/W0h保留
12DYNAMIC_VOLTAGE_GAIN_ENR/W0h以 1ms 的速率调整电压增益,以便在所有电压电平下实现出色电压分辨率
0h = 禁用动态电压增益
1h = 启用动态电压增益
11DEV_MODER/W0h器件模式选择
0h = 待机模式
1h = 睡眠模式
10-9CLK_SELR/W0h时钟源
0h = 内部振荡器
1h = 不适用
2h = 不适用
3h = 外部时钟输入
8EXT_CLK_ENR/W0h启用外部时钟模式
0h = 禁用
1h = 启用
7-5EXT_CLK_CONFIGR/W0h外部时钟配置
0h = 8KHz
1h = 16KHz
2h = 32KHz
3h = 64KHz
4h = 128kHz
5h = 256kHz
6h = 512KHz
7h = 1024kHz
4EXT_WD_ENR/W0h启用外部看门狗
0h = 禁用
1h = 启用
3-2EXT_WD_CONFIGR/W0hI2C 模式下的外部看门狗配置
0h = 1s
1h = 2s
2h = 5s
3h = 10s
1RESERVEDR/W0h保留
0EXT_WD_FAULT_MODER/W0h外部看门狗故障模式
0h = 仅报告
1h = 具有高阻态的锁存

7.7.3.4 PERI_CONFIG1 寄存器(偏移 = AAh)[复位 = 40000000h]

表 7-39 展示了 PERI_CONFIG1。

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外设寄存器 1

表 7-39 PERI_CONFIG1 寄存器字段说明
字段类型复位说明
31奇偶校验R/W0h奇偶校验位
30SPREAD_SPECTRUM_MODULATION_DISR/W1h禁用展频调制
0h = 启用 SSM
1h = 禁用 SSM
29-26DIG_DEAD_TIMER/W0h死区时间
0h = 0
1h = 50ns
2h = 100ns
3h = 150ns
4h = 200ns
5h = 250ns
6h = 300ns
7h = 350ns
8h = 400ns
9h = 450ns
Ah = 500ns
Bh = 600ns
Ch = 700ns
Dh = 800ns
Eh = 900ns
Fh = 1000ns
25-22BUS_CURRENT_LIMITR/W0h总线电流限制(占 BASE_CURRENT 的百分比)
0h = 5%
1h = 10%
2h = 15%
3h = 20%
4h = 25%
5h = 30%
6h = 40%
7h = 50%
8h = 60%
9h = 65%
Ah = 70%
Bh = 75%
Ch = 80%
Dh = 85%
Eh = 90%
Fh = 95%
21BUS_CURRENT_LIMIT_ENABLER/W0h启用总线电流限制
0h = 禁用
1h = 启用
20-19DIR_INPUTR/W0hDIR 引脚覆盖
0h = 硬件引脚 DIR
1h = 通过顺时针旋转 OUTA-OUTB-OUTC 覆盖 DIR 引脚
2h = 通过逆时针旋转 OUTA-OUTC-OUTB 覆盖 DIR 引脚
3h = 硬件引脚 DIR
18DIR_CHANGE_MODER/W0h对 DIR 引脚状态变化的响应
0h = 在检测到 DIR 变化时遵循电机停止选项和 ISD 例程
1h = 在持续驱动电机的同时通过反向驱动改变方向
17RESERVEDR/W0h保留
16-13ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_ENTRYR/W0h进入主动制动状态的速度基准差异(占 MAX_SPEED 的百分比)
0h = 2.5%
1h = 5%
2h = 10%
3h = 15%
4h = 20%
5h = 25%
6h = 30%
7h = 35%
8h = 40%
9h = 45%
Ah = 50%
Bh = 60%
Ch = 70%
Dh = 80%
Eh = 90%
Fh = 100%
12-10ACTIVE_BRAKE_MOD_INDEX_LIMITR/W0h调制指数限制,低于此限制时将应用主动制动
0h = 0%
1h = 40%
2h = 50%
3h = 60%
4h = 70%
5h = 80%
6h = 90%
7h = 100%
9SPD_RANGE_SELECTR/W0hSPEED/WAKE 引脚 PWM 输入频率选择
0h = 325Hz 至 100KHz 速度 PWM 输入
1h = 10Hz 至 325Hz 速度 PWM 输入
8RESERVEDR/W0h保留
7-6FLUX_WEAKENING_REFERENCER/W0h在弱磁模式下跟踪的调制指数基准
0h = 70%
1h = 80%
2h = 90%
3h = 95%
5-4CTRL_MODER/W0h控制模式
0h = 速度控制
1h = 功率控制
2h = 电流控制
3h = 调制指数控制
3-0SALIENCY_PERCENTAGER/W0h凸极百分比计算公式为 ((Lq-Ld) × 100)/(4 × (Lq+Ld))

7.7.3.5 GD_CONFIG1 寄存器(偏移 = ACh)[复位 = 00000000h]

表 7-40 展示了 GD_CONFIG1。

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用于配置栅极驱动器设置的寄存器 1

表 7-40 GD_CONFIG1 寄存器字段说明
字段类型复位说明
31奇偶校验R/W0h奇偶校验位
30-26RESERVEDR/W0h保留
25-24BST_CHRG_TIMER/W0h自举电容器充电时间
0h = 0ms
1h = 3ms
2h = 6ms
3h = 12ms
23SNS_FLT_MODER/W0h检测过流故障模式
0h = 锁存模式
1h = 经过 tLCK_RETRY 后重试
22VDS_FLT_MODER/W0hVDS 过流故障模式
0h = 锁存模式
1h = 经过 tLCK_RETRY 后重试
21BST_UV_MODER/W0hBST 欠压故障模式
0h = 锁存模式
1h = 经过 tLCK_RETRY 后重试
20GVDD_UV_MODER/W0hGVDD 欠压故障模式
0h = 锁存模式
1h = 经过 tLCK_RETRY 后重试
19RESERVEDR/W0h保留
18RESERVEDR/W0h保留
17RESERVEDR/W0h保留
16DIS_BST_FLTR/W0h禁用 BST 故障
0h = 启用 BST 故障
1h = 禁用 BST 故障
15OTS_AUTO_RECOVERYR/W0hOTS 自动恢复
0h = OTS 锁存故障
1h = OTS 自动恢复
14-10RESERVEDR/W0h保留
9DIS_SNS_FLTR/W0h禁用检测故障
0h = 启用 SNS OCP 故障
1h = 禁用 SNS OCP 故障
8DIS_VDS_FLTR/W0h禁用 VDS 故障
0h = 启用 VDS 故障
1h = 禁用 VDS 故障
7RESERVEDR/W0h保留
6-3SEL_VDS_LVLR/W0h选择 VDS_OCP 电平
0h = 0.06V
1h = 0.12V
2h = 0.18V
3h = 0.24V
4h = 0.3V
5h = 0.36V
6h = 0.42V
7h = 0.48V
8h = 0.6V
9h = 0.8V
Ah = 1.0V
Bh = 1.2V
Ch = 1.4V
Dh = 1.6V
Eh = 1.8V
Fh = 2.0V
2RESERVEDR/W0h保留
1-0CSA_GAINR/W0h电流检测放大器 (CSA) 增益
0h = 5V/V
1h = 10V/V
2h = 20V/V
3h = 40V/V

7.7.3.6 GD_CONFIG2 寄存器(偏移 = AEh)[复位 = 00000000h]

表 7-41 展示了 GD_CONFIG2。

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用于配置栅极驱动器设置的寄存器 2

表 7-41 GD_CONFIG2 寄存器字段说明
字段类型复位说明
31奇偶校验R/W0h奇偶校验位
30-15RESERVEDR/W0h保留
14-0BASE_CURRENTR/W0h根据增益设置计算的基流(15 位值)
基流(安培)= 1.5/(RSENSE × CSA_GAIN)
BASE_CURRENT = 基流(安培)× 32768/1200
示例:对于 15A,输入 15 × 32768/1200