示例方框图

上图展示了这个设计的完整系统配置，包括主板和子板。这个简单的设计可以通过无感应正弦波方法轻松驱动无刷电机。

这个设计可以以多种模式运行，上图展示了这个设计的四种操作模式，各模式的描述如下：

·模式1允许用户使用图形用户界面或子板控制电机。

• ·模式2允许用户使用外部微控制器或子板控制电机。

• ·模式3允许用户仅使用子板控制电机，不需要任何外部连接。

• ·模式4允许用户仅使用主板运行电机，这表明TC78B011FTG可以在非常少的硬件要求下运行无刷电机。

GUI

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参数

图形用户界面（GUI）主要规格参数

USB-I2C转换器规格

电源电路

电机电源供应（VM）是本设计中的主要电源，通过电机电源输入连接器CN1输入。这个电源直接送到TC78B011FTG电机预驱动器IC，并进一步输入到由TPHR1204PB MOSFETs构成的逆变器电路。下图显示了VM电源输入电路。当VM电源可用时，橙色LED（DS1）会亮起。VM输入电压范围是11至27伏。

VM电源输入电路

需要5伏的VLDO电压来拉高设计中的各种信号，如STBY、SPD等。这5伏VLDO电压是由TCR1H5F0B LDO产生的，使用VM作为输入电压，如下图所示。TCR1H5F0B LDO支持宽输入电压范围，从4到36伏，这非常适合本设计，因为输入电压VM的范围是11至27伏。当VLDO电源可用时，绿色LED（DS2）会亮起。

逆变器电路

逆变器电路用于驱动三相无刷电机，使用的是直流电源供应（VM）。六个高速TPHR1204PB MOSFETs作为逆变器中的开关设备。这些MOSFETs由TC78B011FTG控制。本设计的逆变器电路如下图所示。在每个MOSFET的门极和源极之间使用像R18这样的下拉电阻，在门极信号不高时关闭MOSFET。串联电阻，如R17，用于控制MOSFET的充放电速率，从而影响MOSFET的开启和关闭时间。因此，这些串联电阻可以根据所需应用改变，以调整MOSFET的开启和关闭时间。一个分流电阻R27用来监控逆变器和电机之间的总电流。这个电流通过TC78B011FTG测量分流电阻R27上的电压差（通过使用RSB和RSG信号的开尔文连接）来计算。

布线设计

用于感测电流的开尔文连接

开尔文连接用于可靠测量穿过电机电流感测分流电阻R27的电压差。TC78B011FTG使用专门的RSB和RSG输入来感测电机电流。分流电阻R27以及RSB和RSG输入的布线图案在下图中展示

感测电流的开尔文连接电路（布线图案）

感测电流的开尔文连接电路（原理图）

特点

1. 正弦波驱动：TC78B011FTG MCD（电机控制驱动器）采用正弦波驱动方法，有助于减少运行时的噪音和振动。

2. 无感PWM驱动：该设计实现了无感传感器的PWM驱动，不需要外部传感器来检测电机转子的位置，简化了设计并降低了成本。

3. 广泛的操作电压范围：TC78B011FTG支持从5.5到27伏的操作电压范围，具有30伏的绝对额定值。

4. 高侧和低侧N沟道MOSFET的预驱动器**：适用于高侧和低侧N沟道MOSFET，提供了灵活的驱动选项。

5. 内置闭环速度控制：具备可调速度曲线的内置闭环速度控制功能，无需外部微控制器即可实现稳定的电机速度控制。

6. 多种控制方法：支持模拟电压、PWM占空比或I2C的电机速度控制。

7. I2C串行接口：方便的I2C通信接口用于多种设置，提高了设计的灵活性。

8.丰富的内置保护和监测功能：包括热关断、欠压锁定、电荷泵低压检测、输出电流限制、过流检测和锁定保护。

9.小型QFN36封装：紧凑的封装使其适用于空间受限的应用。

10.多种应用：适用于服务器风扇、鼓风机、泵、真空吸尘器等多种设备。

这些特点和优势使得TC78B011FTG成为一种高效、可靠且适用于多种应用的电机驱动解决方案。

关键器件

服务与支持

• ·整体解决方案：提供完整的无刷电机驱动方案以满足客户需求，并根据客户要求进行定制和优化。
• ·PCB :提供PCB板、PCB制造文件、钢网文件、印刷文件、Layout文件。确保布局合理、布线稳定。客户可根据自身需求进行二次开发和布局的调整。
• ·功率型MOSFET、无刷电机驱动IC的选型：提供功率MOSFET和无刷电机驱动IC选型建议，并协助客户进行选型产品的参数和使用指南的获取。
• ·相关设计参考文献：IC相关设计文档、电路拓扑、设计原理解析、主要元器件选型规则、产品行业相关规定。
• ·套料：根据客户需求提供BOM套料，确保器件质量可靠。

无刷电机预驱动器 TC78B011FTG

本设计使用TC78B011FTG MCD来通过逆变器电路驱动无刷电机。

特性：

• ·正弦波驱动
• ·无感应 PWM 驱动
• ·能够驱动Delta或Wye配置的电机
• ·工作电压：5.5至27伏（绝对额定值：30伏）
• ·为高侧和低侧N沟道MOSFETs驱动提供预驱动
• ·8个可选的栅极驱动电流等级
• ·内建闭环速度控制，带可调速度曲线
• ·通过模拟电压、PWM占空比或I2C进行电机速度控制
• ·I2C串行接口用于各种设置
• ·待机模式（通过STBY引脚）
• ·电流监控输出（PHBF引脚）
• ·正反转控制（CW/CCW引脚）
• ·制动输入引脚（BRAKE引脚）
• ·转速输出（FG引脚）
• ·异常检测输出（ALERT引脚）
• ·热关机（TSD）
• ·欠压锁定（UVLO）
• ·充电泵低电压检测（CPVSD）
• ·输出电流限制（OCP）
• ·过电流检测（ISD）
• ·锁定保护
• ·小尺寸封装SSOP36

功率MOSFET TPH1R204PB

本设计在逆变器电路中使用TPH1R204PB MOSFET，用于驱动无刷电机。

特性：

• ·高速开关
• ·小栅极电荷：Qsw = 21 nC（典型值）
• ·小输出电荷：Qoss = 56 nC（典型值）
• ·低导通电阻：Rds(on) = 0.85 mΩ（典型值，Vgs = 10 V）
• ·低漏电流：Idss = 10 μA（Max值，Vds = 40 V）
• ·增强模式：Vth = 2.0 至 3.0 V（Vds = 10 V, Id = 0.5 mA）

TCR1H5F0B

本设计采用了TCR1H5F0B作为5V稳定电源。

特性：

• ·高输入电压40V（绝对额定值），4V至36V（操作输入电压）
• ·低静态电流I_BON：1μA（典型值）@ I_OUT = 0mA
• ·高响应负载瞬态：-60mV / +50mV, I_OUT = 0mA ≈ 10mA
• ·输出电压V_OUT = 5.0V
• ·高精度输出电压±1%（环境温度25°C）
• ·过流保护
• ·热关机
• ·涌入电流减少
• ·CONTROL和VIN之间的拉高连接
• ·可使用陶瓷电容
• ·通用封装SMV（SOT-25）（2.8mm x 2.9mm x 1.1mm）

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