必易微一站式BLDC散熱電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制芯片解決方案

BLDC 散熱電機(jī)由于具有高效率、高可靠性以及低噪音等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于智能家電、安防監(jiān)控、工業(yè)新能源、數(shù)據(jù)中心、汽車(chē)電子等領(lǐng)域。

必易微作為整體芯片解決方案供應(yīng)商，針對(duì)上述應(yīng)用領(lǐng)域，可為客戶提供更高效、可靠和環(huán)保的一站式 BLDC 散熱電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制芯片解決方案。

圖 1. 單相 BLDC 散熱電機(jī)解決方案

圖 2. 三相 BLDC 散熱電機(jī)解決方案

個(gè)人電子

電子口罩、個(gè)人護(hù)理以及筆記本電腦等應(yīng)用領(lǐng)域?qū)w積要求嚴(yán)苛，要求 BLDC 散熱電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片體積小，外圍元件少；此外電池供電場(chǎng)景還要求驅(qū)動(dòng)控制芯片可達(dá)到高效和低噪聲。因此針對(duì)上述特殊應(yīng)用場(chǎng)景，必易微推出了低壓三相 BLDC 散熱電機(jī)解決方案 KP93101。

方案 1

KP93101

KP93101 是一款三相無(wú)感電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，通過(guò) PWM 輸入模式控制散熱電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度。芯片采用三相無(wú)感方式偵測(cè)電機(jī)位置，精簡(jiǎn)整個(gè)外圍線路；內(nèi)置智能軟切控制模式大幅降低電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲和功耗。

此外芯片還集成了三相無(wú)感算法、Soft Switch、Current Limit、Lock and Restart、PWM 調(diào)速、FG 輸出、正反轉(zhuǎn)選擇及 TSD 保護(hù)等功能。

主要特點(diǎn)

? PWM 直接輸入控速

? 3-Phase Sensorless 驅(qū)動(dòng)

? STB 省電模式

?UVLO 保護(hù)

? 內(nèi)置 TSD 保護(hù)

? 鎖定保護(hù)與自動(dòng)重啟

? 符合 RoHS 規(guī)范及無(wú)鉛，無(wú)鹵

? 封裝類(lèi)型 DFN3×3-10

圖 3. KP93101 典型應(yīng)用電路

KP93101 采用同步啟動(dòng)技術(shù)帶動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。通過(guò)檢測(cè) BEMF 過(guò)零電壓，切換功率管狀態(tài)，改變線圈的相位，使散熱電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

啟動(dòng)時(shí)，如果長(zhǎng)時(shí)間未檢測(cè)到 BEMF 過(guò)零，同步啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)將會(huì)強(qiáng)制改變功率管驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，帶動(dòng)散熱電機(jī)啟動(dòng)。同步啟動(dòng)模式的頻率可通過(guò)外部 EXOSC PIN 接不同的電容值調(diào)節(jié)。同步啟動(dòng)原理如下圖所示。

圖 4. 同步啟動(dòng)邏輯圖

BEMF 電壓檢測(cè)是通過(guò)偵測(cè)三相 U，V，W 的反向電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)來(lái)確定電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息。U，V，W 輸出電壓及電流時(shí)序如下圖所示。

圖 5. 輸出驅(qū)動(dòng)邏輯時(shí)序圖

家用儲(chǔ)能、個(gè)人電腦、工作站、

顯卡及其它 IT 設(shè)備等

家用儲(chǔ)能、個(gè)人電腦、工作站、顯卡及其它 IT 設(shè)備等運(yùn)行時(shí)若溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致電子元器件壽命和可靠性下降，因此為了保證設(shè)備穩(wěn)定性和使用壽命，必須進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)，所以必易微針對(duì)上述領(lǐng)域和痛點(diǎn)，推出了 KPE90772B 和 KP90873X 兩個(gè)系列單相 BLDC 散熱電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。

方案 1

KPE90772B

KPE90772B 是一款單相直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，通過(guò) PWM 直接輸入模式高效控制直流無(wú)刷散熱電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。芯片內(nèi)部集成了最低轉(zhuǎn)速設(shè)定或停轉(zhuǎn)設(shè)定功能，并具有轉(zhuǎn)速斜率設(shè)定、軟啟動(dòng)、鎖定保護(hù)、自動(dòng)重啟、散熱電機(jī)轉(zhuǎn)速偵測(cè)輸出、過(guò)熱保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)和噪聲抑制等功能。

軟啟動(dòng)功能可以有效抑制電機(jī)啟動(dòng)瞬間的尖峰電流；轉(zhuǎn)速斜率設(shè)定可調(diào)整散熱電機(jī)調(diào)速曲線；噪聲抑制模式優(yōu)化散熱電機(jī)噪聲性能，實(shí)現(xiàn)散熱電機(jī)低噪聲、低抖動(dòng)運(yùn)行；芯片具有鎖定保護(hù)和自動(dòng)重啟功能，過(guò)熱保護(hù)功能，同時(shí)還具有轉(zhuǎn)速反饋 FO 輸出。

主要特點(diǎn)

?調(diào)速曲線斜率可調(diào)

?應(yīng)用線路精簡(jiǎn)

? 軟啟動(dòng)時(shí)間外部可調(diào)

? 寬工作電壓 3V~18V

? PWM 直接輸入控速

? 內(nèi)置霍爾偏置

? 鎖定保護(hù)與自動(dòng)重啟

? 轉(zhuǎn)速反饋 FO 輸出

? 停轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速外部設(shè)置

? 最低轉(zhuǎn)速外部設(shè)置

? 內(nèi)置過(guò)沖保護(hù)電路

? 內(nèi)置過(guò)流保護(hù)電路

? 內(nèi)置過(guò)壓保護(hù)電路

圖 6. KPE90772B 典型應(yīng)用電路

軟啟動(dòng)設(shè)置

當(dāng)芯片電源上電后，前 4 個(gè) FO 周期，固定以 35% 的占空比驅(qū)動(dòng)，之后再逐次逼近設(shè)定占空比，所需軟啟動(dòng)時(shí)間通過(guò)引腳 SST 外接不同的電容 CSST 到地設(shè)置，電容 CSST 值越大，軟啟動(dòng)時(shí)間會(huì)越久，軟啟動(dòng)功能時(shí)序如圖 7 所示。

圖 7. 軟啟動(dòng)時(shí)序圖

最低轉(zhuǎn)速設(shè)置

當(dāng)引腳 SSW 接 10kΩ 的電阻 RSSW 到地時(shí)，KPE90772B 系列芯片具有最低轉(zhuǎn)速設(shè)置功能；通過(guò)引腳 SR 外接不同的電阻 RSR 到地設(shè)置散熱電機(jī)不同的最低轉(zhuǎn)速，電阻 RSR 值越大，最低轉(zhuǎn)速占空比設(shè)定值會(huì)越?。浑娮?RSR 的取值范圍建議為 7kΩ~23kΩ，若引腳 SR 浮空或電阻值大于 23kΩ，則沒(méi)有最低轉(zhuǎn)速功能。

最低轉(zhuǎn)速功能示意如圖 8 所示，當(dāng)輸入 PWM 占空比小于一定值后，散熱電機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變。

圖 8. 最低轉(zhuǎn)速與斜率設(shè)置

停止轉(zhuǎn)速設(shè)置

當(dāng)引腳 SSW 接 33kΩ 的電阻 RSSW 到地時(shí)，KPE90772B 系列芯片具有停止轉(zhuǎn)速設(shè)置功能；通過(guò)引腳 SR 外接不同的電阻 RSR 到地設(shè)置散熱電機(jī)不同的停止轉(zhuǎn)速，電阻 RSR 值越大，停止轉(zhuǎn)速設(shè)定值會(huì)越??；電阻 RSR 的取值范圍建議為 22kΩ~76kΩ，若引腳 SR 浮空或電阻值大于 76kΩ，則沒(méi)有停止轉(zhuǎn)速功能。

停止轉(zhuǎn)速功能示意如圖 9 所示，當(dāng)輸入 PWM 占空比小于一定值后，散熱電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖 9. 停止轉(zhuǎn)速與斜率設(shè)置

方案 2

KP90873X

KP90873X 系列是集成高靈敏度霍爾效應(yīng)傳感器的單相閉環(huán)直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，內(nèi)置反向耐壓保護(hù)電路。將超寬的 PWM 輸入頻率(0.1kHz ~100kHz) 內(nèi)部轉(zhuǎn)化成 30kHz 頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，避免產(chǎn)生音頻噪聲。

KP90873X 系列既可以用于最低轉(zhuǎn)速設(shè)定，也可以用于停轉(zhuǎn)功能設(shè)定。此外芯片還具有轉(zhuǎn)速斜率設(shè)定、軟啟動(dòng)、鎖定保護(hù)、自動(dòng)重啟、散熱電機(jī)轉(zhuǎn)速輸出、轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)輸出、過(guò)熱保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)和噪聲抑制等功能。

主要特點(diǎn)

?高耐壓應(yīng)用

?精確轉(zhuǎn)速反饋控制

? 轉(zhuǎn)速斜率外部設(shè)置

? 最低轉(zhuǎn)速/停轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速外部設(shè)置

? 內(nèi)置反向耐壓保護(hù)

? FO/AL 引腳短路保護(hù)

? 軟啟動(dòng)抑制峰值電流功能

圖 10. KP90873X 典型應(yīng)用電路

轉(zhuǎn)速反饋控制

KP90873X 系列采用獨(dú)創(chuàng)轉(zhuǎn)速反饋控制算法，忽略外接電容 CCCL 和電阻 RRCL 的變化 (CCCL 為引腳 CCL 到地的電容，RRCL 為引腳 RCL 對(duì)地的電阻)，實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速之間偏差控制在 ±5% 以內(nèi)。

若斷開(kāi) RRCL 電阻時(shí)，在實(shí)測(cè)散熱電機(jī)開(kāi)環(huán)條件下，輸入占空比 100% 時(shí)可達(dá)最高轉(zhuǎn)速記為 FMAX100，若設(shè)定閉環(huán)最高轉(zhuǎn)速 FMAX 滿足 FMAX≤0.9×FMAX100 條件，則根據(jù)公式 FMAX=1/(K×RRCL×CCCL) 設(shè)定 RRCL 和 CCCL 的值，從而實(shí)現(xiàn)散熱電機(jī)閉環(huán)控制，在輸入占空比 100% 時(shí)達(dá)到最高轉(zhuǎn)速為 FMAX。

圖 11. 反饋控制轉(zhuǎn)速精度示意圖

轉(zhuǎn)速斜率設(shè)置

設(shè) KSLP=RHL/(RHL+RTHL)，當(dāng) 8%≤KSLP≤ 90% 且 RHL+RTHL≥100kΩ 時(shí)，KP90873X 系列芯片具有轉(zhuǎn)速斜率設(shè)置功能，通過(guò)設(shè)置不同的 KSLP 比值，設(shè)置散熱電機(jī)不同的轉(zhuǎn)速斜率，KSLP 比值越小，轉(zhuǎn)速斜率設(shè)定值會(huì)越大。若無(wú) RTHL 電阻，則要求引腳 SLP 接不小于 10kΩ 的電阻 RHL 到地，此時(shí)轉(zhuǎn)速斜率為 1。轉(zhuǎn)速斜率設(shè)置功能示意如圖 12 所示。

圖 12. 轉(zhuǎn)速斜率與最低轉(zhuǎn)組合

智能家電

隨著 BLDC 電機(jī)的飛速發(fā)展，很多家電場(chǎng)景也開(kāi)始采用 BLDC 電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，因此針對(duì)無(wú)葉落地扇、臺(tái)式扇、空氣凈化器及掃地機(jī)器人吸塵散熱電機(jī)等場(chǎng)景。必易微推出一款大功率、兼容 One 霍爾和無(wú)感控制的三相 SVPWM 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方案 KP93103。

方案 1

KP93103

KP93103 是一款三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，通過(guò) PWM 或 DC 方式調(diào)控散熱電機(jī)轉(zhuǎn)速。內(nèi)置無(wú)感控制算法，通過(guò)算法使驅(qū)動(dòng)電流接近 180° 類(lèi)正弦，同時(shí)該芯片還能兼容 One 霍爾的控制方式，進(jìn)一步降低電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的噪聲，提高抗干擾能力。

主要特點(diǎn)

?超低噪聲

?寬工作電壓 3.0V~40V

? 無(wú)需定位傳感器且兼容 One Hall 工作

? 相位超前滯后外部可設(shè)

? 類(lèi)正弦電流驅(qū)動(dòng)控制

? 調(diào)速曲線更豐富且無(wú)需燒錄

? 單顆兼容最低轉(zhuǎn)速及停轉(zhuǎn)設(shè)定

圖 13. KP93103 典型應(yīng)用電路

方案 2

KP90870

此外針對(duì)追求性價(jià)比的單相散熱電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景，比如電磁爐、加濕器等小家電市場(chǎng)，必易微推出一款極具性價(jià)比的單相 BLDC 散熱電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制解決方案 KP90870。

KP90870 是 24V 內(nèi)置霍爾效應(yīng)檢測(cè)傳感器的單相 BLDC 散熱電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片。內(nèi)置了電源反接保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)以及防反電動(dòng)勢(shì)過(guò)沖保護(hù)等多種保護(hù)功能，使得系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定；通過(guò)內(nèi)置的高靈敏度的霍爾傳感器，定位更精準(zhǔn)，抗干擾能力更強(qiáng)；內(nèi)置的電源反接保護(hù)功能，可使得系統(tǒng)外圍元件更少，有效降低成本。

主要特點(diǎn)

?集成電源反接保護(hù)

?低導(dǎo)通電阻，2.2Ω (HS+LS)

? 溫度穩(wěn)定性好

? 內(nèi)置堵轉(zhuǎn)保護(hù)

? 內(nèi)置過(guò)溫保護(hù)

? 符合 RoHS 規(guī)范及無(wú)鉛，無(wú)鹵

? 封裝類(lèi)型 TO-94

圖 14. KP90870 典型應(yīng)用電路

圖 15. KP90870 內(nèi)部功能框圖

工業(yè)控制、服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心、

工業(yè)儲(chǔ)能、充電樁等

在一些工業(yè)控制、服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)儲(chǔ)能、充電樁等應(yīng)用領(lǐng)域，散熱是必不可少的，而且該應(yīng)用場(chǎng)景要求散熱電機(jī)排風(fēng)量大、風(fēng)壓強(qiáng)、排風(fēng)速度快，才能更好、更快帶走熱量。針對(duì)上述應(yīng)用領(lǐng)域和場(chǎng)景，必易微推出單相 BLDC 散熱電機(jī)預(yù)驅(qū)控制芯片 KPE90611。

方案 1

KPE90611

KPE90611 是一款單相全波無(wú)刷直流散熱電機(jī)前級(jí)驅(qū)動(dòng)芯片，把超寬的 PWM 輸入頻率 (0.1kHz~100kHz) 內(nèi)部轉(zhuǎn)化成 30kHz 頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，避免產(chǎn)生音頻噪聲。

KPE90611 可以用于最低轉(zhuǎn)速設(shè)定，也可以用于停轉(zhuǎn)功能設(shè)定。此外芯片還具有轉(zhuǎn)速斜率設(shè)定、軟啟動(dòng)、鎖定保護(hù)、自動(dòng)重啟、轉(zhuǎn)速輸出、轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)輸出、過(guò)熱保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)和噪聲抑制等功能，非常適合各種高壓、大電流的應(yīng)用環(huán)境。

圖 16. KPE90611 典型應(yīng)用電路

堵轉(zhuǎn)保護(hù)及自動(dòng)重啟功能

KPE90611 芯片內(nèi)置堵轉(zhuǎn)保護(hù)及自動(dòng)重啟功能，防止散熱電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)大電流燒毀，當(dāng)檢測(cè)到散熱電機(jī)在 TON (典型 0.6 秒) 時(shí)間內(nèi)沒(méi)有換相時(shí)，會(huì)關(guān)斷輸出 TOFF (典型 6 秒) 時(shí)間，再嘗試驅(qū)動(dòng) TON 時(shí)間，以此循環(huán)，直到解除堵轉(zhuǎn)后，再正常驅(qū)動(dòng)散熱電機(jī)。堵轉(zhuǎn)保護(hù)及自動(dòng)重啟功能時(shí)序如圖 17 所示。

圖 17. 堵轉(zhuǎn)保護(hù)及自動(dòng)重啟時(shí)序圖

表 1. BLDC 散熱電機(jī)方案選型表

樣品及資料獲取

必易微將繼續(xù)為客戶提供更多更優(yōu)質(zhì)可靠，便于設(shè)計(jì)的一站式電機(jī)芯片解決方案和系統(tǒng)集成。如需了解更多產(chǎn)品資訊，請(qǐng)點(diǎn)擊此處隨時(shí)聯(lián)系我們。

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審核編輯：湯梓紅