MP6539 是一款設計用于三相無刷直流電機驅動器應用的柵極驅動器 IC。MP6539 能驅動由六個 100V N-通道功率 MOSFET 組成的三個半橋。
*附件：100V, Three-Phase, BLDC MotorPre-Driver with HS & LS Inputs.pdf

MP6539 使用自舉電容為高端 MOSFET 驅動供電。如果需要長時間輸出高電平，則由內部充電泵維持高側柵極驅動器電壓。全方位的保護特性包括可編程過流保護（OCP）、可調節(jié)死區(qū)時間控制、欠壓鎖定保護（UVLO）和過溫關斷保護。

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

產品特性和優(yōu)勢

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

直流無刷 (BLDC) 電機的相位下沖

在直流無刷 (BLDC) 電機驅動電路中，PCB 上的寄生電感常會導致電機相位節(jié)點在開關期間短時間內被驅至負電壓。對大電流、低電感的電機來說，這個問題更嚴重，其開關期間的 dI/dt 可能極高。

MPS 的 BLDC 預驅動器（例如 MP653x 系列）能夠承受相位節(jié)點上的負瞬態(tài)。 但在極端情況下，負瞬態(tài)仍有可能會損壞設備。

下沖的根源

我們先來看看當電流被驅動到電機中時會發(fā)生什么。當MOSFET (HS-FET) 關斷后，由于電機的感應特性，電流一定還是繼續(xù)沿同一方向流動。最初，再循環(huán)電流流過下管 MOSFET (LS-FET) 的體二極管；在大多數驅動器中，LS-FET 隨即導通。

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，在體二極管的恢復特性與 PCB 寄生電感的共同作用下，相位節(jié)點 (SHx) 處會產生負下沖（見圖 1）。

大電流以及低電機電感引起的高 dI/dt 會加劇這種負下沖。

圖1: 負下沖

MPS 柵極驅動器的負電壓容限

MPS 的柵極驅動 IC 能夠承受相位節(jié)點 (SHx) 上的負下沖。請參閱相關數據手冊了解具體絕對最大額定值。

但除了相位節(jié)點之外，還要考慮下沖對自舉引腳 (BSTx) 的影響。由于
BSTx 和 SHx 之間有一個電容，SHx 上的較大負下沖也會迫使 BSTx 引腳經歷相對于 SHx
而言過高的電壓，或者被驅動到負電壓。自舉電容越大，下沖量越大，這會導致IC的損壞。

緩解技術

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

一般建議采用的緩解技術是，插入一個小串聯電阻（通常為 10Ω），與 IC 的 SHx 引腳串聯；并在 SHx 與地之間添加一個肖特基二極管。注意，電阻必須非常小（例如低于 22Ω），因為它是與上管柵極充電電流串聯的。

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 SHx 上重復出現負下沖時，自舉電容可能會被充電到過高的電壓。這種過壓情況可能會破壞自舉電路，甚至在 SHx 輸出被驅動為高電平時導致 HS-FET 柵極被擊穿。在這種情況下，可以在 BSTx 和 SHx 之間連接一個瞬態(tài)電壓抑制 (TVS) 二極管。

TVS 二極管的額定擊穿電壓應高于最大 HS-FET 柵極驅動電壓。對于 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，在 SHx 下沖的一些極端情況下，BSTx 引腳仍可能承受負電壓。

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