MPS車規(guī)級三相門級驅(qū)動(dòng)解決方案——MPQ6533

汽車行業(yè)代表著國家高端制造業(yè)水平，在國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位。伴隨著汽車電動(dòng)化、智能化、集成化的不斷發(fā)展，對車規(guī)級電機(jī)驅(qū)動(dòng)器也提出了更高的要求，MPQ6533由此應(yīng)運(yùn)而生。

MPQ6533作為MPS推出的新一代車規(guī)級三相門級驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)部集成LDO和電荷泵，支持100%占空比工作，可用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)三相無刷直流電機(jī)或者兩個(gè)有刷直流電機(jī)。因此廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)領(lǐng)域，如電動(dòng)尾門、電動(dòng)天窗、電動(dòng)座椅調(diào)節(jié)等應(yīng)用。

MPQ6533的主要優(yōu)勢和技術(shù)特點(diǎn)

內(nèi)置LDO，用于門級驅(qū)動(dòng)

SPI接口調(diào)配內(nèi)部資源

內(nèi)置電荷泵，支持100%占空比工作

輸入邏輯冗余

內(nèi)置電流采樣

死區(qū)，開通/關(guān)斷速度可調(diào)

Blanking Time可調(diào)

QFN-32 (5mm X 5mm)封裝

AECQ-100認(rèn)證

MPS芯源系統(tǒng)，，，

MPQ6533-AEC1

01

完善的保護(hù)和故障診斷功能

MPQ6533故障診斷功能主要包括VIN/BST/VG的欠壓報(bào)警，過流保護(hù)，過溫保護(hù)，負(fù)載開路檢測以及反向電池保護(hù)。

值得一提的是MPQ6533的過流保護(hù)閾值可由用戶通過SPI進(jìn)行靈活配置，它還有6個(gè)獨(dú)立的OCP標(biāo)識，用于指示具體哪個(gè)MOSFET觸發(fā)了過流，精準(zhǔn)定位故障發(fā)生的通道，（找元器件現(xiàn)貨上唯樣商城）大大提高了診斷效率。此外，為了防止OCP誤觸發(fā)，MPQ6533設(shè)計(jì)了可調(diào)節(jié)的Blanking Time。

① 開路/短路檢測原理

首先需要將待檢通道關(guān)閉，然后通過FAULT寄存器中的OLSx位使能內(nèi)部的1V電壓源，通過OUT寄存器中的OUTx位狀態(tài)判斷通道是否發(fā)生負(fù)載開路或者短路。當(dāng)通道對電源/地負(fù)載連接良好時(shí)，SHx節(jié)點(diǎn)電壓會(huì)被外部負(fù)載拉到VIN或者GND，此時(shí)相應(yīng)的OUTx位輸出狀態(tài)位0，當(dāng)通道對電源/地負(fù)載發(fā)生負(fù)載開路時(shí)，SHx節(jié)點(diǎn)會(huì)被內(nèi)部弱電壓源拉到1V，此時(shí)OUTx輸出狀態(tài)為1，報(bào)告負(fù)載開路。

當(dāng)負(fù)載接在兩個(gè)通道之間時(shí)，通過使能對向端的電壓源來判斷是否開路，負(fù)載連接良好時(shí)，檢測端電壓會(huì)被對向弱電壓拉到1V，OUTx輸出1，當(dāng)發(fā)生負(fù)載斷路時(shí)，檢測端電壓會(huì)被內(nèi)部電阻下拉到0，此時(shí)OUTx輸出0，報(bào)告負(fù)載開路。

該電路也可用于通道對電源或?qū)Φ囟搪窓z測。

②反向電池保護(hù)原理

MPS6533內(nèi)置電荷泵可在VRG引腳上產(chǎn)生一個(gè)比VIN高12V的電壓，用于外部反向電池保護(hù)MOSFET的門級驅(qū)動(dòng)。VBAT上電初始時(shí)刻，防反MOSFET截止，當(dāng)電池正接時(shí)防反MOSFET的體二極管導(dǎo)通，此時(shí)可通過使能FAULT寄存器中的ENVRG位來控制外部防反MOSFET開通或是關(guān)斷。當(dāng)電池反接時(shí)，由于防反MOSFET的體二極管反向截止，VIN端就不會(huì)有電壓，無法工作，保證了電池反接時(shí)MPQ6533不會(huì)損壞。

02

開通/關(guān)斷速度和死區(qū)可調(diào)

提高電機(jī)工作效率和快速建立門級驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)產(chǎn)生的EMI往往是一對矛盾體， MPQ6533設(shè)計(jì)了可調(diào)的Slew Rate和Dead Time，合理的設(shè)置Slew Rate和Dead Time能夠在可接受的EMI范圍內(nèi)提高電機(jī)工作效率。

03

內(nèi)置電流采樣運(yùn)算放大器和多路選擇器

多路選擇器選擇通道后，運(yùn)算放大器將采集相應(yīng)通道的下管壓降Vds，并放大20到250倍后（放大倍數(shù)由SPI設(shè)置），經(jīng)CSO引腳輸出，可用于電機(jī)閉環(huán)控制。該方案無需外置采樣電阻，多路選擇器將三個(gè)采樣節(jié)點(diǎn)的輸出縮減到一個(gè)，保障實(shí)用性的同時(shí)最大限度的節(jié)省外部資源。

04

GUI操作說明

當(dāng)系統(tǒng)電源建立無誤之后，我們需要先使能ENVRG，確保外部防反MOSFET導(dǎo)通，否則芯片的供電是通過防反MOSFET的體二極管形成的通路，這樣不僅會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低，長時(shí)間重載工作甚至?xí)p壞防反MOSFET。

MPQ6533 GUI分為A, B, C三個(gè)通道，Channel A, B, C部分可獨(dú)立設(shè)置開通/關(guān)斷速度, 死區(qū)時(shí)間, 電流采樣增益等參數(shù)，Global部分用于電流采樣輸出的通道選擇，過流保護(hù)模式選擇，以及SPI時(shí)鐘頻率選擇，當(dāng)所有參數(shù)設(shè)置完畢后，點(diǎn)擊Send按鍵會(huì)將所有設(shè)置發(fā)送給MPQ6533。

Fault Indication會(huì)實(shí)時(shí)報(bào)告故障診斷結(jié)果，包括欠壓報(bào)警/關(guān)斷，過溫報(bào)警/關(guān)斷，過流保護(hù)，負(fù)載開路診斷等。如上文分析，負(fù)載開路檢測功能使能情況下，當(dāng)負(fù)載對地或者對電源連接時(shí)，OUTA, OUTB, OUTC指示燈為紅色，說明相應(yīng)通道負(fù)載開路；當(dāng)負(fù)載接在兩個(gè)通道之間時(shí)，OUTA, OUTB, OUTC指示燈為綠色，說明負(fù)載開路。

從Register Map中我們可以查看內(nèi)部所有寄存器當(dāng)前的狀態(tài)。

審核編輯 黃宇