MP6539 是一款設(shè)計(jì)用于三相無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用的柵極驅(qū)動(dòng)器 IC。MP6539 能驅(qū)動(dòng)由六個(gè) 100V N-通道功率 MOSFET 組成的三個(gè)半橋。
*附件：100V, Three-Phase, BLDC MotorPre-Driver with HS & LS Inputs.pdf

MP6539 使用自舉電容為高端 MOSFET 驅(qū)動(dòng)供電。如果需要長(zhǎng)時(shí)間輸出高電平，則由內(nèi)部充電泵維持高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器電壓。全方位的保護(hù)特性包括可編程過流保護(hù)（OCP）、可調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間控制、欠壓鎖定保護(hù)（UVLO）和過溫關(guān)斷保護(hù)。

MP6539 采用帶散熱焊盤的 TSSOP-28（9.7mmx6.4mm）和 QFN-28（4mmx5mm）封裝。

產(chǎn)品特性和優(yōu)勢(shì)

• 支持 100V 工作電壓
• 120V VBST 最大電壓
• 內(nèi)部 LDO 支持外部 NPN，以滿足大電流驅(qū)動(dòng)需求
• 集成電流采樣放大器
• 用于電池供電應(yīng)用的低功率休眠模式
• 外部 MOSFET 可調(diào)過流保護(hù)（OCP）
• 可調(diào)節(jié)的死區(qū)時(shí)間控制能防止上下管直通
• 過溫關(guān)斷保護(hù)和欠壓鎖定（UVLO）保護(hù)
• 故障指示輸出
• 采用散熱性能更強(qiáng)、表面貼裝的 TSSOP 和 QFN 封裝

直流無刷 (BLDC) 電機(jī)的相位下沖

在直流無刷 (BLDC) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，PCB 上的寄生電感常會(huì)導(dǎo)致電機(jī)相位節(jié)點(diǎn)在開關(guān)期間短時(shí)間內(nèi)被驅(qū)至負(fù)電壓。對(duì)大電流、低電感的電機(jī)來說，這個(gè)問題更嚴(yán)重，其開關(guān)期間的 dI/dt 可能極高。

MPS 的 BLDC 預(yù)驅(qū)動(dòng)器（例如 MP653x 系列）能夠承受相位節(jié)點(diǎn)上的負(fù)瞬態(tài)。 但在極端情況下，負(fù)瞬態(tài)仍有可能會(huì)損壞設(shè)備。

下沖的根源

我們先來看看當(dāng)電流被驅(qū)動(dòng)到電機(jī)中時(shí)會(huì)發(fā)生什么。當(dāng)MOSFET (HS-FET) 關(guān)斷后，由于電機(jī)的感應(yīng)特性，電流一定還是繼續(xù)沿同一方向流動(dòng)。最初，再循環(huán)電流流過下管 MOSFET (LS-FET) 的體二極管；在大多數(shù)驅(qū)動(dòng)器中，LS-FET 隨即導(dǎo)通。

體二極管最終將電壓鉗位至低于地電位的二極管壓降處。然而，在體二極管的恢復(fù)特性與 PCB 寄生電感的共同作用下，相位節(jié)點(diǎn) (SHx) 處會(huì)產(chǎn)生負(fù)下沖（見圖 1）。

大電流以及低電機(jī)電感引起的高 dI/dt 會(huì)加劇這種負(fù)下沖。

圖1: 負(fù)下沖

MPS 柵極驅(qū)動(dòng)器的負(fù)電壓容限

MPS 的柵極驅(qū)動(dòng) IC 能夠承受相位節(jié)點(diǎn) (SHx) 上的負(fù)下沖。請(qǐng)參閱相關(guān)數(shù)據(jù)手冊(cè)了解具體絕對(duì)最大額定值。

但除了相位節(jié)點(diǎn)之外，還要考慮下沖對(duì)自舉引腳 (BSTx) 的影響。由于
BSTx 和 SHx 之間有一個(gè)電容，SHx 上的較大負(fù)下沖也會(huì)迫使 BSTx 引腳經(jīng)歷相對(duì)于 SHx
而言過高的電壓，或者被驅(qū)動(dòng)到負(fù)電壓。自舉電容越大，下沖量越大，這會(huì)導(dǎo)致IC的損壞。

緩解技術(shù)

一般來說，有了良好的 PCB 布局，就無需考慮其他因素，因?yàn)樨?fù)下沖會(huì)保持在 IC 的瞬態(tài)絕對(duì)最大額定范圍內(nèi)。但在某些情況下，特別是那些具有低電感/大電流的電機(jī)，可能就需要額外的保護(hù)。

一般建議采用的緩解技術(shù)是，插入一個(gè)小串聯(lián)電阻（通常為 10Ω），與 IC 的 SHx 引腳串聯(lián)；并在 SHx 與地之間添加一個(gè)肖特基二極管。注意，電阻必須非常?。ɡ绲陀?22Ω），因?yàn)樗桥c上管柵極充電電流串聯(lián)的。

圖 2 顯示了 SHx 上肖特基二極管的放置位置。

圖2: SHx 上的肖特基二極管

當(dāng) SHx 上重復(fù)出現(xiàn)負(fù)下沖時(shí)，自舉電容可能會(huì)被充電到過高的電壓。這種過壓情況可能會(huì)破壞自舉電路，甚至在 SHx 輸出被驅(qū)動(dòng)為高電平時(shí)導(dǎo)致 HS-FET 柵極被擊穿。在這種情況下，可以在 BSTx 和 SHx 之間連接一個(gè)瞬態(tài)電壓抑制 (TVS) 二極管。

TVS 二極管的額定擊穿電壓應(yīng)高于最大 HS-FET 柵極驅(qū)動(dòng)電壓。對(duì)于 MP653x 系列器件，建議采用 12V TVS 二極管。TVS 二極管可以鉗位 BSTx 與SHx 之間的電壓，避免其超過內(nèi)部自舉電路的擊穿電壓。

我們建議在SHx上放置肖特基二極管，而不是在BSTx上放置TVS二極管； 采用 TVS 二極管解決方案時(shí)，在 SHx 下沖的一些極端情況下，BSTx 引腳仍可能承受負(fù)電壓。

圖 3 顯示了采用 TVS 二極管的解決方案。

圖3: BSTx 和SHx之間的TVS二極管

審核編輯 黃宇