MS39361N——三相無刷電機(jī)驅(qū)動

產(chǎn)品簡述

MS39361N 為一款三相無刷電機(jī)的驅(qū)動芯片，工作電壓

范圍 3V ? 10V ，適合一節(jié)或者兩節(jié)鋰電池應(yīng)用，最大持續(xù)輸

出驅(qū)動電流 2A。

芯片采用 PWM 脈沖驅(qū)動的方式來減少輸出功耗，通過

調(diào)節(jié)外部信號的占空比來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；芯片內(nèi)置堵轉(zhuǎn)保

護(hù)電路，可以在電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)但 Hall 信號輸入異常時，起到

保護(hù)芯片的作用。

主要特點(diǎn)

?持續(xù)輸出電流 2A

?工作電壓 3V? 10V

?低輸出阻抗上臂橋 0.16Ω，下臂橋 0.16Ω

?使用直接 PWM 輸入進(jìn)行速度控制和同步整流

?1-Hall 和 3-Hall FG 輸出

?CSD 堵轉(zhuǎn)保護(hù)電路

?可切換正、反轉(zhuǎn)工作模式

?Stop 模式下的節(jié)電功能

?過溫保護(hù)、過流限流保護(hù)

?低電壓欠壓保護(hù)，3V 或 5V 可選

?3.4V LDO 穩(wěn)壓輸出給 Hall 供電

應(yīng)用

?小家電

?卷發(fā)器

?剃須刀

?風(fēng)扇

產(chǎn)品規(guī)格分類

管腳圖

管腳說明

內(nèi)部框圖

極限參數(shù)

芯片使用中，任何超過極限參數(shù)的應(yīng)用方式會對器件造成永久的損壞，芯片長時間處于極限工作

狀態(tài)可能會影響器件的可靠性。極限參數(shù)只是由一系列極端測試得出，并不代表芯片可以正常工作在

此極限條件下。

電氣參數(shù)

管腳參數(shù)

無其他說明，TA=25°C

電氣特性

無其他說明，T=25°C，VM=9V，VDD=3.3V

如有需求請聯(lián)系——三亞微科技 王子文（16620966594）

如有需求請聯(lián)系——三亞微科技 王子文（16620966594）

三相電機(jī)邏輯真值表

功能描述

驅(qū)動模塊

芯片采用 PWM 的驅(qū)動方式減小功耗，通過調(diào)整輸出模塊上臂管的打開與關(guān)斷來實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能，

電機(jī)的驅(qū)動強(qiáng)度由其占空比決定。

當(dāng)正常的 PWM 關(guān)斷時，同步整流開始發(fā)揮作用，相比 LDMOS 寄生的二極管續(xù)流，下臂管導(dǎo)通續(xù)

流大大減小了熱量的產(chǎn)生。

限流保護(hù)

限流保護(hù)電路用于限制輸出電流的最大峰值，由 VRF/Rf決定（VRF=0.21（典型），Rf

為電流檢測電阻）。電路通過減小輸出導(dǎo)通占空比，來限制輸出電流。

過流保護(hù)電路在檢測 PWM 工作時，在二極管中流過的反向電流會有一個 700ns 左右的工作延

時，從而防止限流電路工作異常。如果電機(jī)繞組的內(nèi)阻或電感太小，在啟動時（電機(jī)中沒有反向電動

勢的產(chǎn)生），電流將會快速變化。這個工作延時可能會導(dǎo)致在大于設(shè)定值時才限流。因此在設(shè)定限流

值時，有必要考慮延時引起的增加。

注意，在限流電路中，PWM 頻率是由內(nèi)置的振蕩器決定的，大概 43kHz。

過流保護(hù)

過流保護(hù)電路監(jiān)測流經(jīng)驅(qū)動管的電流，當(dāng)遇到輸出與電源短接，輸出與 GND 短接，輸出之間短接

等異常情況時，那么當(dāng)芯片監(jiān)測到驅(qū)動管電流超過過流保護(hù)閾值，且時間超過 3μs 時，控制器關(guān)斷輸

出管；關(guān)斷持續(xù)時間 11ms，11ms 后重新打開驅(qū)動管。

速度控制方法

脈沖從 PWMIN 管腳輸入，可以通過調(diào)節(jié) PWM 的占空比來調(diào)節(jié)電機(jī)速度。

當(dāng) PWM 為 0 時，為 ON 態(tài)；當(dāng) PWM 為 1 時，為 OFF 態(tài)。

如果有必要使用反向邏輯，可以額外加入一個 NPN 管。當(dāng) PWMIN 持續(xù)高電平，芯片會判定占空

比為 0，從而導(dǎo)致 CSD 電路計數(shù)重置并且 HB 腳的輸出為 0。

CSD 保護(hù)電路

MS39361N 包含一個堵轉(zhuǎn)保護(hù)電路，當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)但 Hall 信號長時間不變化時，電路開始工

作。當(dāng) CSD 電路工作時，所有輸出上臂管全部關(guān)斷。

時間由連接 CSD 腳的電容決定。設(shè)置時間=90×C(μF)。

當(dāng)一個 0.022μF 的電容接入時，保護(hù)時間約 2s。設(shè)置時間必須足夠大以滿足電機(jī)的啟動時間。計

數(shù)被重置的條件：

SLEEP 為低 ——>保護(hù)釋放并重新計數(shù)（重置初始態(tài)）

BRAKE 端為高 ——>保護(hù)釋放并重新計數(shù)（重置初始態(tài)）

F/R 正反轉(zhuǎn)調(diào)節(jié) ——>保護(hù)釋放并重新計數(shù)

在 PWM 管腳上檢測到 0%占空比 ——>保護(hù)釋放并重新計數(shù)

檢測 到低壓條件 ——>保護(hù)釋放并重新計數(shù)（重置初始態(tài)）

檢測到 TSD 條件 ——>停止計數(shù)

當(dāng) CSD 腳接地，邏輯電路將進(jìn)入初始態(tài)，防止發(fā)生速度控制。當(dāng)不需要使用 CSD 保護(hù)功能時，將

大小近 220kΩ 的電阻和 4700pF 的電容并聯(lián)對地。

低壓保護(hù)

MS39361N 通過結(jié)合比較器，使用帶隙電壓作基準(zhǔn)進(jìn)行比較，電路檢測 VM 電壓，當(dāng) SLEEP 為高且

VDD 電壓低于 VSD 時，所有輸出晶體管將被關(guān)斷。

芯片提供選擇管腳 VSEL，當(dāng) VSEL=0 時，低壓保護(hù) VSD 在 2.7V 左右；當(dāng) VSEL=1 時，VSD 在 4.8V

左右，分別針對一節(jié)與兩節(jié)的鋰電池應(yīng)用。

過溫保護(hù)

當(dāng)芯片結(jié)溫超過 147°C 時，過溫保護(hù)電路被激活，關(guān)斷所有輸出管。當(dāng)溫度恢復(fù)到 107°C 時

（147°C - 遲滯溫度 40°C），所有輸出管恢復(fù)工作。

但是，由于過溫保護(hù)僅僅在芯片結(jié)溫超過設(shè)定值才會被激活，它并不能保證產(chǎn)品就能免受破壞。

Hall 輸入信號

幅度超過遲滯（最大 35mV）的 Hall 信號可以被識別，但考慮到噪聲效應(yīng)以及相位偏移，至少大

于 100mV 的幅度為最佳。為了減少輸出噪聲的干擾，可以在 Hall 輸入端接對地電容。在 CSD 保護(hù)電路

中，Hall 輸入作為一個判斷信號。雖然電路能無視大量的噪聲，但關(guān)注是有必要的。Hall 信號同時為

HHH 或者 LLL 時被認(rèn)為是錯誤態(tài)，將關(guān)閉所有輸出管。

如果使用到 Hall 芯片，在一端固定（無論正負(fù)）一個共模電平范圍(0.3V ? VDD-1.3V)，允許另一端

的電壓范圍可以為 0V ? VDD。

連接 Hall 元件的方法：

(1) 串聯(lián)

優(yōu)點(diǎn)：

?電流被串聯(lián)的 Hall 元件所共享，所以電流消耗相比并聯(lián)更小

?限流電阻可以舍去

?幅度隨溫度變化小

缺點(diǎn):

?每個 Hall 元件只能被分到 1V，也就存在幅度不滿足的可能

?流過 Hall 元件的電流隨溫度變化

?Hall 元件的不對稱（輸入電阻的不同）很容易影響幅度

(2) 并聯(lián)

優(yōu)點(diǎn):

?流過 Hall 元件的電流由限流電阻決定

?Hall 元件的電壓可以是多樣化的，并且可以滿足足夠的幅度

缺點(diǎn):

?由于需要為每個 Hall 元件單獨(dú)提供電流，功耗較大

?需要一個限流電阻

?幅度隨溫度變化

HB 腳

HB 腳可用于在省電模式下關(guān)斷 Hall 元件電流。在以下情況，HB 腳將會被關(guān)閉。

?當(dāng) SLEEP 變低，進(jìn)入省電態(tài)

?PWMIN 輸入檢測到 0%占空比

省電模式

MS39361N 提供兩級省電模式，第一級省電模式的觸發(fā)方式，是輸入 PWM 為高電平超過一定時

間，芯片會關(guān)斷 HB、驅(qū)動與部分電路的供電；第二級深度省電模式，是使 SLEEP 輸入置低，所有電路

都被關(guān)斷，此時電流小于 1μA。

功率電源 VM 穩(wěn)定性

芯片產(chǎn)生大的輸出電流，并且采用一種開關(guān)驅(qū)動的方式，電源線勢必會被輕易地干擾。為此，為

保證電壓穩(wěn)定，需要在 VM 和地之間接入一個足夠大的電容。電容地端接到 PGND（功率地）上，盡可

能得靠近管腳。如果不可能在 VM 腳上接入大電容，可在管腳附近接入 0.1μF 的陶瓷電容。

如果在電源線上嵌入一個二極管以防止電源線反接，那么電源線更容易被干擾，這就需要更大的

電容。

VDD 電源

VDD 電源給芯片的輸入接口、邏輯控制、模擬部分供電，需要在 VDD 與 GND 端接一個穩(wěn)定電

容。VDD 的工作范圍在 2.9V ? 6V，當(dāng)一節(jié)鋰電池給功率電源 VM 供電時，也可以直接給 VDD 供電。當(dāng)

使用兩節(jié)鋰電池時，VDD 必須通過外部 MCU 或 LDO 供電。

電荷泵

芯片內(nèi)置電荷泵，不需要額外的管腳與電容。

使用須知

芯片具有同步整流功能，可以提高驅(qū)動效率。同步整流開始發(fā)揮作用，相比 LDMOS 寄生的二極管

續(xù)流，下臂管導(dǎo)通續(xù)流大大減小了熱量的產(chǎn)生?？墒?，同步整流可能引發(fā)電源電壓的上升，比如以下

情況：

?輸出占空比突然減少

?PWM 輸入頻率突然降低

為了保護(hù)芯片即使在電源電壓上升時，也不會超過極限參數(shù)，必須采取有效措施，包括：

?電源到地的大電容的選擇

?電源到地的二極管的接入

典型應(yīng)用圖

封裝外形圖

QFN24

——愛研究芯片的小王

審核編輯 黃宇