ZHCSQ51 November   2023 MCF8329A

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 修订历史记录
  6. 5 引脚配置和功能
  7. 6 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. 7 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. 8 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. 9 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

7.3.24 保护功能

MCF8329A 不受许多故障事件的影响，包括电机锁定、PVDD 欠压、AVDD 欠压、GVDD 欠压、自举欠压、过热和过流事件。表 7-5 总结了不同故障的响应、恢复模式、栅极驱动器状态、报告机制。

注：
  1. 可操作和仅报告故障（锁存或重试）始终在 nFAULT 引脚（用作逻辑低电平）上报告。
  2. 多种故障场景的优先级顺序为锁存 > 较慢重试时间故障 > 较快重试时间故障 > 仅报告故障。例如，如果锁存和重试故障同时发生，则器件将保持锁存在故障模式，直到用户通过向 CLR_FLT 写入 1b 或通过下电上电发出清除故障命令。如果同时发生两个重试时间不同的重试故障，则器件仅在重试时间较长（较慢）的时间过后才进行重试。
  3. “恢复”仅指故障条件消除后栅极驱动器的状态。“自动”表示当故障条件消除后，在经过重试时间后，器件会自动恢复（栅极驱动器输出以及外部 FET 处于活动状态）。“锁存”表示器件等待故障条件清除（通过向 CLR_FLT 位写入 1b 或通过下电上电）。
  4. GVDD 欠压、BST 欠压、VDS OCP、SENSE OCP 故障在故障响应（栅极驱动器输出下拉至低电平以将外部 FET 置于高阻态）后，可能需要长达 200ms 时间才能在 nFAULT 引脚（用作逻辑低电平）上报告。
  5. 发出 CLR_FLT 命令（通过 I2C）后，锁存故障可能需要长达 200ms 时间才能清除。
  6. CLR_FLT 命令（通过 I2C）可以清除所有故障，包括锁存、重试和自动恢复故障。
表 7-5 故障操作和响应
故障 条件 配置 报告 栅极驱动器 逻辑 恢复
PVDD 欠压
(PVDD_UV)		 VPVDD < VPVDD_UV — nFAULT 禁用 禁用 自动：
VPVDD > VPVDD_UV
AVDD POR
(AVDD_POR)		 VAVDD < VAVDD_POR — nFAULT 禁用 禁用 自动：
VAVDD > VAVDD_POR
GVDD 欠压
(GVDD_UV)		 VGVDD < VGVDD_UV GVDD_UV_MODE = 0b nFAULT 和 GATE_DRIVER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2 有效 锁存：
CLR_FLT
GVDD_UV_MODE = 1b nFAULT 和 GATE_DRIVER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2 有效 重试：
tLCK_RETRY
BSTx 欠压
(BST_UV)		 VBSTx - VSHx < VBST_UV

DIS_BST_FLT = 0b

BST_UV_MODE = 0b

 nFAULT 和 GATE_DRIVER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2 有效 锁存：
CLR_FLT

DIS_BST_FLT = 0b

BST_UV_MODE = 1b

 nFAULT 和 GATE_DRIVER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2 有效 重试：
tLCK_RETRY
VDS 过流
(VDS_OCP)		 VDS > VSEL_VDS_LVL

DIS_VDS_FLT = 0b

VDS_FLT_MODE = 0b

 nFAULT 和 GATE_DRIVER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2 有效 锁存：
CLR_FLT

DIS_VDS_FLT = 0b

VDS_FLT_MODE = 1b

 nFAULT 和 GATE_DRIVER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2 有效 重试：
tLCK_RETRY
VSENSE 过流
(SEN_OCP)VSENSE 过流
(SEN_OCP)		 VSP > VSENSE_LVL

DIS_SNS_FLT = 0b

SNS_FLT_MODE = 0b

 nFAULT 和 GATE_DRIVER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2 有效 锁存：
CLR_FLT

DIS_SNS_FLT = 0b

SNS_FLT_MODE = 1b

 nFAULT 和 GATE_DRIVER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2 有效 重试：
tLCK_RETRY
3 电机锁定
(MTR_LCK)		 电机锁定：速度异常；无电机锁定；BEMF 异常 MTR_LCK_MODE = 0000b 或 0001b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2（MOSFET 处于高阻态） 有效 锁存：
CLR_FLT
MTR_LCK_MODE = 0010b 或 0011b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 低侧制动逻辑 有效 锁存：
CLR_FLT
MTR_LCK_MODE = 0100b 或 0101b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2（MOSFET 处于高阻态） 有效 重试：
tLCK_RETRY
MTR_LCK_MODE = 0110b 或 0111b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 低侧制动逻辑 有效 重试：
tLCK_RETRY
MTR_LCK_MODE = 1000b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 有效 有效 无操作
MTR_LCK_MODE = 1001b 至 1111b 无 有效 有效 无操作
硬件锁定检测电流限制
(HW_LOCK_ILIMIT)
相电流 > HW_LOCK_ILIMIT HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 0000b 或 0001b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2（MOSFET 处于高阻态） 有效 锁存：
CLR_FLT
HW_LOCK_ILIMIT_MODE =0010b 或 0011b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 低侧制动逻辑 有效 锁存：
CLR_FLT
HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 0100b 或 0101b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2（MOSFET 处于高阻态） 有效 重试：
tLCK_RETRY
HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 0110b 或 0111b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 低侧制动逻辑 有效 重试：
tLCK_RETRY
HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 1000b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 有效 有效 无操作
HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 1001b 至 1111b 无 有效 有效 无操作
基于 ADC 的锁定检测电流限制
(LOCK_ILIMIT)
相电流 > LOCK_ILIMIT LOCK_ILIMIT_MODE = 0000b 或 0001b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2（MOSFET 处于高阻态） 有效 锁存：
CLR_FLT
LOCK_ILIMIT_MODE = 0010b 或 0011b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 低侧制动逻辑 有效 锁存：
CLR_FLT
LOCK_ILIMIT_MODE = 0100b 或 0101b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2（MOSFET 处于高阻态） 有效 重试：
tLCK_RETRY
LOCK_ILIMIT_MODE = 0110b 或 0111b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 低侧制动逻辑 有效 重试：
tLCK_RETRY
LOCK_ILIMIT_MODE = 1000b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 有效 有效 无操作
LOCK_ILIMIT_MODE = 1001b 至 1111b 无 有效 有效 无操作
IPD 超时故障
(IPD_T1_FAULT)		 IPD TIME > 500ms（大约），在 IPD 电流上升或下降期间 IPD_TIMEOUT_FAULT_EN = 0b - 有效 有效 无操作
IPD_TIMEOUT_FAULT_EN = 1b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2（MOSFET 处于高阻态） 有效 重试：
tLCK_RETRY
IPD 频率故障
(IPD_FREQ_FAULT)		 在前一个 IPD 中的电流衰减之前的 IPD 脉冲 IPD_FREQ_FAULT_EN = 0b - 有效 有效 无操作
IPD_FREQ_FAULT_EN = 1b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2（MOSFET 处于高阻态） 有效 重试：
tLCK_RETRY
MPET 反电动势故障
(MPET_BEMF_FAULT)		 电机反电动势 < STAT_DETECT_THR MPET_CMD = 1 或
MPET_KE = 1		 nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 高阻态 有效 锁存：
CLR_FLT
最大 VPVDD（过压）故障 VPVDD > MAX_VM_MOTOR（如果 MAX_VM_MOTOR ≠ 000b） MAX_VM_MODE = 0b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2（MOSFET 处于高阻态） 有效 锁存：
CLR_FLT
MAX_VM_MODE = 1b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2（MOSFET 处于高阻态） 有效 自动：
(VVM < MAX_VM_MOTOR - VM_UV_OV_HYS) V
最小 VPVDD（欠压）故障 VPVDD < MIN_VM_MOTOR（如果 MIN_VM_MOTOR ≠ 000b） MIN_VM_MODE = 0b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2（MOSFET 处于高阻态） 有效 锁存：
CLR_FLT
MIN_VM_MODE = 1b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2（MOSFET 处于高阻态） 有效 自动：
(VVM > MIN_VM_MOTOR + VM_UV_OV_HYS) V
总线电流限制 IVM > BUS_CURRENT_LIMIT BUS_CURRENT_LIMIT_ENABLE = 1b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 活动状态；电机速度/功率/电流将受到限制以限制直流总线电流 有效 自动：当 IVM < BUS_CURRENT_LIMIT 时，限制将消除
电流环路饱和 表示由于 VVM 较低而导致电流环路饱和 SATURATION_FLAGS_EN = 1b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 活动状态；电机速度/功率/电流可能无法达到基准 有效 自动：电机在退出饱和状态时达到基准工作点
速度/功率环路饱和 表示由于 VVM 较低、ILIMIT 设置较低等而导致速度/功率环路饱和。 SATURATION_FLAGS_EN = 1b nFAULT 和 CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器 活动状态；电机速度/功率可能无法达到基准 有效 自动：电机在退出饱和状态时达到基准工作点
外部看门狗故障 看门狗触发之间的时间 > EXT_WD_CONFIG EXT_WD_EN = 1b
EXT_WD_FAULT = 0b		 nFAULT 和 CONTROLLER_FA ULT_STATUS 寄存器 有效 有效 无操作
EXT_WD_EN = 1b
EXT_WD_FAULT = 1b		 nFAULT 和 CONTROLLER_FA ULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2 有效 锁存：
CLR_FLT
热关断
(TSD)		 TJ > TTSD OTS_AUTO_RECOVERY = 0b nFAULT 和 GATE_DRIVER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2 有效 锁存：
CLR_FLT
OTS_AUTO_RECOVERY = 1b nFAULT 和 GATE_DRIVER_FAULT_STATUS 寄存器 拉至低电平 2 有效 自动：
TJ < TOTSD – THYS
  1. 禁用：对于 GLx 为无源下拉，对于 GHx 为半有源下拉
  2. 拉至低电平：栅极驱动器主动将 GHx 和 GLx 拉至低电平
注： nFAULT 引脚、CONTROLLER_FAULT_STATUS 寄存器或 GATE_DRIVER_FAULT_STATUS 寄存器上报告的任何故障可能有长达 200ms 的延迟。
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