适用于紧凑型无刷电机应用的MP6540 和 MP6540A

近年来，随着消费者对日用电器“智能化”的呼声越来越高，利用小型电机实现基本自动机械功能需求也逐步激增。这些电机驱动器按照制动类别划分，被广泛用于家用电器、家居及工业自动化以及汽车电子设备等应用中。

从开窗到智能门锁操作，亦或是大灯调节，电机驱动器正无处不在，而且，随着技术的发展，三相无刷电机在不断代替老式的有刷电机，可靠性和效率得到大幅度提通常，简单的有刷电机由MOSFET组成的半桥或全桥来驱动，具体取决于是否需要单向或双向旋转（见图1），通过使用PWM输入控制电流来控制速度。有刷电机技术成熟，因成本低廉且相对易于控制而被广泛使用，但也由于有刷的换向器触点和碳刷很容易磨损，导致其使用寿命大打折扣。

相比而言，三相无刷电机在位置控制方面具有更大的灵活性，可以精确控制三相中每相的电流，以便将电机设置在特定的位置（参见图2）。

同时，有刷电机中的机械换向被电子换向所取代，因为不存在碳刷磨损的情况，无刷电机的可靠性变得更高。

图 1：带换向器的无刷电机

三相无刷电机可以通过简单的“六步”模块换向进行控制，即以旋转的、相移的顺序将能量施加到三相中的两个。或者，它还可以采用更复杂的正弦波或磁场定向控制方式，按照允许精确控制电机位置的曲线将能量逐渐施加到每个相上。为了促进这种精确控制，三相无刷电机驱动必须集成三个半桥（六个MOSFET）和用于每相单独电流采样的反馈放大器，用来控制设备准确地监控每相的电流。

图 2：三相无刷电机

MPS最新款三相无刷直流电机驱动级产品系列MP6540 和 MP6540A ，可以提供业界领先的功率密度，采用5mmx5mm小型QFN封装，该系列产品的工作电压范围为5.5V至35V，每相可提供高达3A的连续电流，峰值电流可达10A（PCB 面积适中，散热条件良好）。 该系列电机驱动器集成了三个功率级半桥，由6个50mΩN-沟道功率MOSFET组成，同时还集成了预驱动器，栅极驱动电源和电流采样放大器。 其内部充电泵可为高侧 MOSFET 栅极驱动供电，通过采用涓流充电电路来维持足够的栅极驱动电压，能在100%占空比下工作。该系列产品具有2种输入方式：MP6540每相具有独立的PWM和EN输入，MP6540A每相具有独立的高端和低端输入。

内部功率MOSFET栅极预驱动具有自动死区时间控制功能，可以防止在切相时出现直通 ，同时自动同步整流功能可以消除续流电流，以实现最大效率。其内部安全功能包括过温关断，欠压锁定和过流保护（见图3）。

图 3：MP6540/MP6540A 无刷电机驱动器功能框图

MP6540 和 MP6540A 均采用单片设计，利用MPS专有的芯片倒装工艺，可以直接通过封装引线框架来散热。图中长条形的焊盘通过铜柱直接连接到内部高端和低端MOSFET，最大限度地降低了PCB铺铜的热阻。焊盘上接入PCB电源和接地层的小通孔，能够进一步改善电机驱动器的散热 （见图4和图5）。

图 4：封装截面图，晶圆与引线框架通过铜柱直接相连

图 5：FC-QFN 封装正反面

图6 显示了一个2层PCB示例，该示例实物为厚度为1.6mm的5cmx5cm FR4电路板（1盎司铜）。

图 6：PCB 顶层

MP6540驱动4A 直流无刷电机时获得的热像图（见图7）。 此示例使用2层板4cmx4cm PCB（采用标准1盎司铜和1.6mm厚FR-4 PCB材料）。

图 7：热像图

MP6540 和 MP6540A 外形小巧，非常适用于紧凑型无刷电机应用，可支持多种控制方案，易于使用（产品已在-40至+ 125°C工业标准温度范围内测试完成）。

编辑：hfy