產品簡述

MS4931 是一款三相無刷電機的預驅動芯片，最高工作電

壓可達 35V，能驅動寬范圍的 N 溝功率 MOSFET。

芯片具有堵轉保護、過溫保護以及同步整流等功能。當芯

片處于衰減期時，內部同步整流可以通過打開合適的功率管，

從而降低功耗。

MS4931 提供使能、方向、剎車輸入腳，用于控制電流，

邏輯輸入腳 FG1 和 FG2 可用于測量電機的轉動情況.

芯片的工作溫度范圍為-40°C 到 105°C，采用 QFN28 封裝。

主要特點

?驅動 3 組共 6 個 N 型功率管

?同步整流，停機模式，低功耗

?低壓保護和過溫保護

?HALL 元件輸入

?PWM 控制電流，可切換正、反轉工作模式

?死區時間保護

?FG 輸出

?5V 穩壓輸出

?鎖機檢測保護

應用

?激光打印器

?復印機

?電動工具

?大型家電

?監控攝像頭

產品規格分類

管腳圖

管腳說明

內部框圖

極限參數

芯片使用中，任何超過極限參數的應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

狀態可能會影響器件的可靠性。極限參數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

無其他說明，TA=25°C，VBB=24V。

如有需求請聯系——三亞微科技 王子文（16620966594）

如有需求請聯系——三亞微科技 王子文（16620966594）

功能描述

驅動模塊

芯片采用一種直接的 PWM 驅動方式減小功耗。PWM 通過調整輸出模塊上臂管的關斷，來實現調

節功能，電機的驅動強度由其占空比決定。

在正常的 PWM 關斷時，同步整流開始發揮作用。相比 LDMOS 寄生的二極管續流，下臂管導通能

夠極大地減小熱量的產生。

過流保護

過流保護電路用于限制輸出電流的最大峰值，由 VREF 與 SENSE 腳的 Rsense 電阻決定

（VREF=0.2，Rsense 為電流檢測電阻），公式為 Ilimit=0.2/Rsense。電路通過減小輸出導通占空比，來

限制輸出電流。

過流保護電路在檢測 PWM 工作時，在二極管中流過的反向電流會有一個 1.2μs 左右的工作延時，

從而防止限流電路工作異常。如果電機繞組的內阻或電感太小，在啟動時（電機中沒有反向電動勢的

產生），電流將會快速變化。這個工作延時可能會導致限流在大于設定值時才發生。因此在設定限流

值時，有必要考慮延時引起的增加。

注意在限流電路中，PWM 頻率是由內置的振蕩器決定，大概 50kHz。

速度控制方法

脈沖從 ENABLE 管腳輸入，可以通過調節 PWM 波的占空比，來調節電機速度。

ENABLE 為 0 時為 ON 態，ENABLE 為 1 時為 OFF 態。

如果有必要使用反向邏輯，可以加入一額外的 NPN 管。當 ENABLE 持續高電平，芯片會判定占空

比為 0，會導致 CLD 電路計數重置并且 HB 腳的輸出為 0。

CLD 保護電路

MS4931 包含一個抑制保護電路。當電機正常運轉但 HALL 信號長時間不變化時，電路開始工作。

當 CLD 電路工作時，所有輸出上臂管全部關斷。

時間由連接 CLD 腳的電容決定。設置時間=90×C(μF)

當一個 0.022μF 的電容接入時，保護時間約 2s。設置時間必須足夠大，以滿足電機的啟動時間。

計數被重置的條件：

BRAKEZ 端為高 ——> 保護釋放并重新計數（重置初始態）

DIR 正反轉調節 ——> 保護釋放并重新計數

0%占空比 ENABLE 波被檢測 ——> 保護釋放并重新計數

低壓條件被檢測 ——> 保護釋放并重新計數（重置初始態）

TSD 條件被檢測 ——> 停止計數

當 CLD 腳接地，邏輯電路將進入初始態，防止發生速度控制。當不需要使用 CLD 保護功能時，將

一個大小近 220kΩ 和 4700pF 的電容并聯對地。

低壓保護

MS4931 通過結合比較器，使用帶隙電壓作基準進行比較，電路檢測 5.6V 的 HBIAS 電壓，當

BRAKEZ 為低且 HBIAS 電壓低于 4.15V 時，所有輸出晶體管將被關斷。

為使 HBIAS 電壓在 4.15V 附近不出現振蕩，設置 0.3V 的遲滯。因此，當 HBIAS 電壓恢復到 3.2V

時，才會關閉低壓保護電路，所有輸出管恢復工作。

過溫保護

當芯片結溫超過 154°C 時，過溫保護電路被激活，關斷所有輸出管。當溫度恢復到遲滯溫度 40°C

時，所有輸出管恢復工作。

但是，由于過溫保護僅僅在芯片結溫超過設定值才會被激活，它并不能保證產品就能免受破壞。

HALL 輸入信號

可以識別到幅度超過遲滯（最大 35mV）的 HALL 信號，但考慮到噪聲效應以及相位偏移，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 CLD 保護電

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，但關注是有必要的。HALL 信號同

時為 HHH 或者 LLL 時，被認為是錯誤態，將關閉所有輸出管。

如果使用到 HALL 芯片，在一端固定（無論正負）一個共模電平范圍(0.3V?HBIAS-1.7V)，允許另一

端的電壓范圍可以為 0?HBIAS。

節電模式

當 MS4931 處于 STOP 態時，幾乎所有電路都被關斷，以減少功耗。當使用 HALL 偏置腳時，節電

模式的電流消耗將近 900μA。即使在節電模式，芯片仍然具有 5V 的穩定電壓輸出。并且，在節電模式

下，芯片處于 Short Brake 態（低端管短接）。

電源穩定性

芯片產生大的輸出電流，并且采用一種開關驅動的方式，電源線勢必會被輕易地干擾。為保證電

壓穩定，需要在 VBB 和地之間接入一個足夠大的電容。電容地端接到 GND，盡可能的靠近管腳。如果

不能在 pin 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，則電源線更容易被干擾，這就需要更大的電

容。

HBIAS 的穩定性

HBIAS 是邏輯電路的電源，為了穩定性，需要連接 0.1μF 或更大的電容。電容接地端需要連接到芯

片的邏輯地(SGND)。

電荷泵

電源電壓通過電荷泵被逐步抬升，以提供高端管的柵電壓。電壓是通過 CP1 和 CP2 之間的電容 CP

被逐步抬升，然后在 VCP 和 VBB 之間的電容 CG 上逐漸累積。CP 和 CG 的大小推薦以下關系：

CG =0.1μF，CP =0.01μF

CP 上充放電頻率為 50kHz。當 CP 電容很大時，VCP 將會被抬升。可是當電容太大，充放電將變得

沒有效率，VCP 充電時間也就會很長。

使用須知

芯片具有同步整流功能，可以提高驅動效率。同步整流開始發揮作用，相比寄生的二極管續流，

利用下臂管導通，能夠極大地減小熱量的產生。可是，同步整流可能會引發電源電壓的上升，比如以

下情況：

?輸出占空比突然減少

?ENABLE 輸入頻率突然降低

必須采取有效措施來保護芯片，確保電源電壓上升也不會超過絕對最大參數，包括：

?電源到地的大電容的選擇

?電源到地的二極管的接入

典型應用電路圖

1. 在任何環境下，都不能超過芯片的絕對參數。

2. 在版圖布線時，流過大電流的 VBB 以及各個輸出腳盡可能的寬和短。

3. VBB 的旁路電容，特別是陶瓷電容的連接，應該盡可能的靠近芯片 VBB 腳。

4. HBIAS 作為芯片的基準電壓，需要在 HBIAS 和 GND 之間連接電容，用來穩定 HBIAS。因此，該電容

需要盡可能的靠近 HBIAS 腳。

5. 在版圖設計中，連接電機的地線以及 MCU 的地區域需要隔離。

6.不推薦 HBIAS 用于周邊電路，因為精度并不高。

與 Allegro A4931 差異與對比說明

封裝外形圖

QFN28(5X5X0.75_P0.50)

——愛研究芯片的小王

審核編輯 黃宇