本应用笔记介绍了 Si9979 单片控制器，这是一种解决无刷直流电机应用复杂性的解决方案。它描述了由换向逻辑、栅极驱动输出、VDD 调节器和输出以及保护电路组成的控制器电路。
本应用笔记介绍了 Si9979 单片控制器，这是一种解决无刷直流电机应用复杂性的解决方案。它描述了由换向逻辑、栅极驱动输出、VDD 调节器和输出以及保护电路组成的控制器电路。
三相无刷直流电机的驱动
电子设备通常占据令人惊讶的空间。驱动功率 MOSFET 需要复杂的电路，在高于 15V 的应用中，这会变得更加复杂。高于 15V，需要电平转换电路来正确驱动高侧 MOSFET，无论它们是 n 沟道还是 p 沟道渠道。除此之外，还可能需要散热器。即使 MOSFET 的 rDS(on) 足够低以消除散热要求，MOSFET 的封装尺寸也将需要大量的电路板面积或印刷电路板表面上方的净空。Si9979 无刷直流控制器大大消除了 20 至 40V 直流范围应用的复杂性。Si9979 采用 7 毫米 SQFP 封装，可降低装配成本并简化电机和电子产品封装。
Si9979 是一款具有集成高侧驱动电路的单片控制器，可轻松实现全 n 通道三相电桥。换向逻辑已配置为与 60?C 或 120?C 换向
传感器间距配合使用。内部稳压器允许 Si9979 在 20 至 40 V dc 的宽输入电压范围内运行，并在同一范围内为换向传感器供电。控制输入??包括方向、正交选择、PWM 和制动。还具有转速计输出功能。保护功能包括跨导保护、电流限制和欠压锁定。FAULT 输出指示何时发生欠压、过流、禁用或无效传感器关闭。
功能说明
从功能上讲，Si9979 由换向逻辑、栅极驱动输出、VDD 稳压器和输出以及保护电路组成。
Si9979 功能框图
换向逻辑
换向逻辑从换向传感器生成基本换向信号，并修改来自换向传感器的这些信号，并根据控制输入EN、F/R'、PWM、QS和BRK修改这些信号。
换向输入
控制输入 EN、F/R'、PWM、QS 和 BRK 是带有内部上拉电阻的 TTL 兼容输入。TTL 兼容性允许与微控制器和其他常见逻辑设备轻松连接。功能划分如下：EN 输入使能输出，F/R' 确定电机旋转方向，PWM 接受数字脉宽调制信号以控制电机速度，QS 确定是否仅对底部 MOSFET 进行斩波或对底部和顶部 MOSFET 进行斩波通过 PWM 信号，BRK 通过打开所有底部 MOSFET 来中断电机。默认条件为 EN – 使能、F/R' – 正向旋转、PWM – 有源栅极驱动器上无斩波、QS – 仅底部 MOSFET 通过 PWM 斩波，以及 BRK – 制动功能开启。
转速输出
每相或半桥输出均由一对 n 沟道 MOSFET 驱动。这些由低侧和高侧栅极驱动器控制。它们设计用于驱动具有 110 ns 上升时间和 50 ns 下降时间的 600 pF 负载。
低侧栅极直接由换向逻辑驱动，并由 VDD 供电。这意味着 VDD 必须使用 1 ?F
电容器去耦；否则，导通浪涌电流可能会导致 VDD 降至欠压状态。
60 和 120换向的基本时序
高侧是一个浮动电路，由自举/充电泵组合电源供电。每当低侧 MOSFET 导通时，自举电容器就会充电至 V DD 。在其余时间里，电荷泵使自举电容器保持充电，代替为高侧电路供电和打开 MOSFET 所使用的电荷。自举电容器的值是所驱动 MOSFET 的函数。由于 MOSFET 导通，自举电压不应下降超过 1V。对于 Si4946EY 等 60V 双 n 沟道 MOSFET，在 V GS 为 10V 时开启需要 30 nC (Qg)。使用等式 C = Qg/V GS ，需要 3 nF 才能提供足够的电流开机充电。为了满足导通时仅下降 1V 的标准，电容器需要增大 10 倍，使得方程 C BOOT = 10(Qg/V GS )。
VDD 稳压器和输出
Si9979 的调节电路已调整为提供 20 mA 电流来为换向传感器供电。当工作环境温度升至 70?C 时，输入电压 (V+) 必须限制在 32 V dc。
外部 VDD 稳压器
否则 Si9979 可能会过热。如果无法满足此条件，或者需要更多电流，则可以添加外部串联 NPN，如图 3 所示。
保护电路
保护电路提供电流限制、交叉传导保护、欠压锁定和（故障）输出
电流限制
限流电路由一个驱动单稳态多谐
振荡器的比较器组成（图 4）。该比较器的反相输入端有一个内部 100mV 参考电压，并且有一个连接到同相输入端的外部检测电阻。这些输入应直接连接到传感电阻。这将消除接地迹线中任何噪声的影响。电机电流必须在检测
电阻器上产生 100 mV 的电压，比较器才会跳闸。这反过来会触发性关闭有源 MOSFET，持续时间由 RT 和 CT 的乘积定义。
用于无刷直流电机的紧凑型控制器_4.png
限流电路
如果在关断期结束时电流已降至阈值以下，MOSFET 将再次导通。如果在关断期结束后过流情况仍然存在，MOSFET 将保持关断状态，直到电流降至阈值以下。
