SGM42560/1/2：三相集成FET電機驅動器的卓越之選

在電機驅動領域，高效、可靠且功能豐富的驅動器至關重要。SG Micro Corp推出的SGM42560/1/2系列三相集成FET電機驅動器，以其出色的性能和全面的功能，為三相無刷直流（BLDC）電機驅動應用提供了理想解決方案。

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產品概述

SGM42560/1/2系列是一款三相半橋驅動器，專為驅動三相無刷直流電機而設計。該系列器件集成了三個電流感測放大器（CSA），可用于感測BLDC電機的三相電流。不同型號在控制輸入上有所差異：SGM42560為每個半橋提供ENx和PWMx控制輸入；SGM42561為每個半橋提供HSx（高端控制輸入）和LSx（低端控制輸入）；SGM42562則具備霍爾信號（Hx）接口。內部電荷泵可生成所需的高端柵極驅動電壓。此外，該系列器件還具有多種保護功能，如欠壓鎖定（UVLO）、過流保護（OCP）和熱關斷（TSD），nFAULT引腳用于指示故障問題。器件采用綠色TQFN - 3×4 - 24L封裝。

關鍵特性

高電壓和大電流處理能力

• 寬工作電壓范圍：工作電源電壓范圍為3V至18V，能適應多種電源環境，為不同的應用場景提供了靈活性。
• 強大的輸出電流能力：具備2.5A的連續電流和5A的峰值電流輸出能力，可滿足大多數三相BLDC電機的驅動需求。

低導通電阻

在+25℃時，高側（HS）和低側（LS）FET的導通電阻總和為170mΩ，有效降低了功率損耗，提高了驅動器的效率。

多樣化的控制輸入

不同型號提供了不同的控制輸入方式，可根據具體應用需求選擇合適的型號，滿足多樣化的控制要求。

集成低側電流感測

集成的低側電流感測功能，可用于實現過流保護、外部扭矩控制或與外部控制器配合實現無刷直流換向。

內置LDO穩壓器

提供3.3V、50mA的LDO穩壓器，可為內部邏輯和外部電路（如霍爾效應傳感器或微控制器）供電，減少了外部電源的需求，簡化了電路設計。

支持100% PWM占空比驅動

能夠支持100%的PWM占空比驅動，實現對電機速度和扭矩的精確控制。

自動同步整流

自動同步整流功能可減少體二極管導通損耗，降低器件的功率損耗，提高系統效率。

全面的保護功能

具備欠壓鎖定（UVLO）、可調節閾值的過流保護（OCP）和熱關斷（TSD）等保護功能，有效保護器件免受異常情況的損害，提高了系統的可靠性。

應用領域

該系列驅動器適用于各種三相BLDC電機驅動應用，如工業自動化、機器人、電動工具等領域。在這些應用中，電機的高效運行和精確控制至關重要，SGM42560/1/2系列驅動器能夠滿足這些需求，為系統提供穩定可靠的動力支持。

引腳配置與功能

不同型號的SGM42560/1/2在引腳配置上有所不同，但都包含了電源引腳、控制引腳、輸出引腳和保護引腳等。以下是一些關鍵引腳的功能：

• 電源引腳：VIN為電源輸入引腳，需在VIN和GND之間連接至少一個0.1μF的陶瓷電容；VIN_LDO為V3P3 LDO的輸入電源引腳，建議直接連接到VIN，并在其與GND之間連接至少一個0.1μF的陶瓷電容。
• 控制引腳：不同型號的控制引腳不同，如SGM42560的ENA、PWMA等，用于控制電機的運行；nSLEEP為睡眠模式輸入引腳，低電平有效，可使器件進入低功耗睡眠模式。
• 輸出引腳：SA、SB、SC為三相輸出引腳，分別對應電機的三相；SOA、SOB、SOC為電流感測輸出引腳，可用于監測各相的電流。
• 保護引腳：nFAULT為故障指示引腳，當發生故障（如過流、熱關斷等）時，該引腳會拉低。

電氣特性

在典型工作條件下（TJ = +25°C，VIN = 10V，LSS = GND = 0V），該系列驅動器具有以下電氣特性：

• 電源特性：輸入電源電壓范圍為3V至18V；靜態電流在nSLEEP為高、ENx為低時為2.8 - 3.6mA，nSLEEP為低時為45 - 60μA。
• 控制邏輯特性：輸入低閾值為0.4V，輸入高閾值為1.5V；邏輯輸入電流在VIN = 5V時為 - 20至20μA，VIN = 0V時為 - 20至20μA；上電延遲為0.8ms；內部下拉電阻為500kΩ。
• V3P3穩壓器特性：V3P3引腳電壓在輸出電流為0mA至50mA時為3.30 - 3.65V。
• 保護電路特性：UVLO閾值在VIN上升時為2.64 - 2.95V，UVLO遲滯為200mV；OCP閾值在ROCP = 0Ω時為2.5 - 4.5A，ROCP浮空時為4.6 - 8.0A；OCP消抖時間為1μs；熱關斷閾值在TJ上升時為170°C，熱關斷遲滯為30°C。
• 電流感測特性：電流感測比率為1/3600 - 1/4400 A/A；電流感測輸出電流在LS FET電流為1A時為230 - 270μA， - 1A時為 - 270至 - 230μA，100mA時為19 - 31μA， - 100mA時為 - 31至 - 19μA；電流感測輸出電壓擺幅在LS FET電流為±0.25A時為0.05 - 3.7V。
• 輸出特性：HS FET導通電阻在I OUT = 1A時為40 - 125mΩ，LS FET導通電阻在I OUT = 1A時為40 - 130mΩ；輸出上升時間和下降時間在R LOAD = 50Ω時為25ns；死區時間在R LOAD = 50Ω時為40ns；PWMx到Sx的延遲時間上升為70ns，下降為90ns。
• 電荷泵特性：電荷泵輸出電壓為VIN + 3.7V。

典型性能特性

通過一系列的典型性能特性曲線，我們可以直觀地了解該系列驅動器在不同工作條件下的性能表現。例如，在不同占空比下的穩態和功率斜坡上升、下降過程中，驅動器的輸出電壓、電流等參數的變化情況；以及UVLO閾值、電流感測比率、FET導通電阻等參數隨溫度的變化情況。這些特性曲線為工程師在設計電路時提供了重要的參考依據。

詳細功能描述

輸入邏輯

不同型號的SGM42560/1/2具有不同的輸入邏輯。SGM42560通過ENx和PWMx控制輸出；SGM42561通過HSx和LSx控制輸出；SGM42562的換向邏輯由基于三個間隔120°的霍爾傳感器輸入的組合邏輯控制，PWM輸入控制電機速度，DIR輸入控制電機方向，nBRAKE輸入可用于電機制動。

nSLEEP操作

nSLEEP為低電平時，器件進入睡眠模式，可降低功耗。在nSLEEP拉高后，建議至少等待4ms再施加PWM信號，以確保電荷泵正常啟動。

電流感測放大器

集成的三個高性能LS電流感測放大器可用于電流測量。通過連接一個電阻（RREF）從SOx到參考電壓，可將電流轉換為電壓輸出。具體的計算公式為：VSOUT = VREF + (RREF × ILOAD) / 4000。

自動同步整流

該功能可減少體二極管導通損耗，提高器件效率。當半橋的兩個功率FET都關斷時，自動同步整流功能會使電感電流通過FET而不是體二極管衰減。

nFAULT輸出

nFAULT為開漏輸出，需外部上拉。在過流（OC）或熱關斷（TSD）情況下，nFAULT會拉低。

UVLO保護

當VIN電源電壓低于UVLO閾值時，所有集成FET、驅動器電荷泵和數字邏輯控制器將被禁用，內部邏輯將被復位。當電源電壓高于UVLO閾值時，器件將恢復正常運行。

熱關斷（TSD）

當器件結溫超過熱關斷閾值時，所有橋和驅動器將被關斷，nFAULT將拉低。當溫度回到安全水平時，器件將恢復運行。

過流保護

通過監測FET中的電流來檢測MOSFET過流事件。如果FET中的電流超過I OCP閾值且持續時間超過消抖時間，三個半橋將被禁用，nFAULT引腳將拉低。過流關斷將被鎖存，直到nSLEEP復位或VIN電源循環。

3.3V LDO輸出

提供3.3V、50mA的LDO穩壓器，需在V3P3引腳和GND之間連接一個4.7μF至10μF的旁路電容。

電荷泵

電荷泵用于生成高于VIN的柵極電源，以開啟高端FET。需在VIN和VCP引腳之間連接一個1μF（10V或更高）的陶瓷電容。

封裝信息

該系列器件采用綠色TQFN - 3×4 - 24L封裝，提供了詳細的封裝外形尺寸、推薦焊盤圖案、卷帶和卷軸信息以及紙箱尺寸等。這些信息對于電路板設計和器件安裝非常重要。

總結

SGM42560/1/2系列三相集成FET電機驅動器憑借其豐富的功能、出色的性能和全面的保護特性，為三相BLDC電機驅動應用提供了一個高效、可靠的解決方案。電子工程師在設計電機驅動系統時，可以根據具體需求選擇合適的型號，并結合其電氣特性和功能特點進行合理的電路設計。你在使用這款驅動器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享。