PDF《TB67B054FTG》

原本: TB67B054FTG 2017-10-31 本资料是为了参考的目的由原始文档翻译而来.

使用本资料时,请务必以原始文档及其关联的最 新东芝信息为准,并遵守该等原始文档和东芝信 息. TB67B054FTG 译文 翻译日: 2017-12-15 TB67B054FTG 2017-10-31

1 译文 东芝 Bi-CMOS 集成电路硅单片 TB67B054FTG 正弦波 PWM(脉宽调制)驱动 三相全波无刷电机控制器 TB67B054FTG 是开发用于风扇电机的三相无刷直流电机控制器. 特征 ? 正弦波 PWM 控制 ? 三角波发生器(载波频率= fosc/252 Hz) ? 引导角控制(0°-58°,32 档分级)外部设定或内部自动控制 ? 限流输入引脚 ? 内部电压调节器电路(Vrefout=5 V(典型值) ,30 mA(最大值) ) ? 工作电源电压范围:VCC=6 V-16.5 V P-VQFN32-0505-0.50-005 重量:0.07 g(典型值) ?

2017 Toshiba Electronic Devices &

Storage Corporation TB67B054FTG 2017-10-31

2 译文 方框图 为便于解释,可以省略或简化方块图中的一些功能块、电路或常数. 系统时钟发生 器 位置估计 计数器 5-bit ADC

6 位三角波发 生器 输出波形 发生器 数据选择 器120/180 选择及栅 极封锁 死区时间 控制 充电器 120° 换相矩 阵 上电复位 防护等级 和复位

5 6

8 9

10 17

13 14

25 15

3 4

2 31

1 30

32 29 相位对准 FG 旋转方向 ST/SP CW/CCW ERR GB 比较器 比较器 比较器 比较器 PWM HU HV HW 120/180 W U V 内部参 考电压 峰值保持 过滤器 + 上限

28 26

23 24

22 20

18 19

11 12

7 稳压器 OSC/C HUM HVP HWP Vsp VCC GND RES Idc FG U X V Y W Z REV Vrefout ALA PH Gin Gout LPF UL OSC/R HWM HUP HVM CW/CCW

21 LA

27 16 NC NC TB67B054FTG 2017-10-31

3 译文 引脚分配

1 2

3 4

5 6

7 8

24 23

22 21

20 19

18 17

32 31

30 29

28 27

26 25

9 10

11 12

13 14

15 16 W HWP Y HWM CW/CCW VCC NC Idc Vrefout U V X RES GND NC HVM HVP Z FG REV OSC/C OSC/R HUP HUM Gin Gout PH ALA LPF UL LA Vsp TB67B054FTG 2017-10-31

4 译文 引脚说明 引脚编 号 符号 功能 说明

5 OSC/C 振荡器电容 CR 振荡

6 OSC/R 振荡器电阻

7 HUP 霍尔信号输入,U U、V 和W相的霍尔信号全部为 H 或 L 时,栅极封锁保护功能激活. 这些输入均配有内部数字滤波器(约500 ns)

8 HUM

9 HVP 霍尔信号输入,V

10 HVM

11 HWP 霍尔信号输入,W

12 HWM

13 GND 接地 D

14 RES 复位输入 L:电机运行,H:电机停止(换相输出信号强制保持较低) 内置下拉电阻

15 CW/CCW 顺时针/逆时针旋转 L: 顺时针旋转,H:逆时针旋转 内置上拉电阻

16 NC NC 引脚 没有连接

17 Vsp 电压指令输入 内置下拉电阻

18 LA 引导角控制输入 通过 LA 输入,可在 0°-58°之间分

32 档调节引导角.

19 UL LA 上限 UL 输入确定了引导角上限(UL=0 V-5.0 V) .

20 LPF RC 低通滤波器电容 RC 低通滤波器电容连接至此引脚(内置 100kΩ 电阻)

21 ALA 自动引导角模式选择 输入 内置下拉电阻 L 或开路:反馈 Idc 和Vsp,以在每 60°电角度生成调制波. H:反馈 Idc,以在每 360°电角度生成调制波.

22 PH 峰值保持 该引脚连接了一个峰值保持电容和一个放电电阻.

23 Gout 增益设置 Gin 和Gout 引脚用于放大 Idc 电平,从而使引导角达到最优.

24 Gin

25 Idc 电流限制控制输入 已将直流链路电流应用于 Idc 输入.参考电压为 0.5 V.Idc 输入有一个内部 RC 滤波器(时间常数为 1μs)和一个数字滤波器(时间常数为 1μs) .

26 VCC 电源 VCC=6 V-16.5 V

27 NC NC 引脚 非连接

28 Vrefout 参考电压输出 5V(典型值) ,30 mA(最大值) Vrefout 输出连接至一个防振荡电容.

29 U 换相信号输出 U, (U 高端) 高活性

30 V 换相信号输出 V, (V 高端)

31 W 换相信号输出 W, (W 高端)

32 X 换相信号输出 X, (U 低端)

1 Y 换相信号输出 Y, (V 低端)

2 Z 换相信号输出 Z, (W 低端)

3 FG FG 信号输出 FG 输出在每个电气回转中提供两个脉冲.

4 REV 反转检测信号 REV 输出用于检测反转的发生. TB67B054FTG 2017-10-31

5 译文 输入/输出等效电路 为便于说明,可部分省略或简化等效电路图. 引脚 符号 输入/输出信号 内部电路 霍尔信号输入,U 霍尔信号输入,V 霍尔信号输入,W HUP HUM HVP HVM HWP HWM 模拟 滞后:±7.5 mV(典型值) 顺时针/逆时针旋转 L:正向(CW) H:反向(CCW) CW/CCW 数字 L:0.8 V(最大值) H:Vrefout -

1 V(最小值) 复位输入 L:电机运行 H:电机停止(复位) RES 数字 L:0.8 V(最大值) H:Vrefout -

1 V(最小值) 自动引导角模式选择 L 或开路:Idc 和Vsp/60° H:IDC/360° ALA 数字 L:0.8 V(最大值) H:Vrefout-

1 V(最小值) 电压指令信号 1.0 V <

Vsp≤2.1 V 刷新运行 (X、Y 和Z引脚的导通占空比 为8%) . Vsp 模拟 Vsp 电压范围:0 V-10 V 5.7V≤Vsp≤7.3V 时, PWM 占空比固 定为 92%(典型值) . 8.2V≤Vsp≤10V 时,TB67B054FTG 将进入测试模式.

150 k Ω

100 Ω Vrefout

100 k Ω

100 Ω Vrefout

100 k Ω 2.0 kΩ Vrefout Vrefout

100 k Ω 2.0 kΩ Vrefout Vrefout TB67B054FTG 2017-10-31

6 译文 引脚 符号 输入/输出信号 内部电路 引导角控制输入

0 V: 0°

5 V: 58° (5-bit ADC) LA 为固定引导角角度,UL 和Vrefout 应连接在一起. 引导角将根据施加到 LA 输入的电压线性确定. LA 电压范围:0-5.0 V(Vrefout) 如果 LA>

Vrefout,则换相发生在最 大引导角为 58°时. 配置为自动引导角控制时,LA 输入 应保持打开状态.此时,可用 LA 输 入实时检查引导角. 增益设置 (引导角控制电路) Gin Gout 非反相放大器;

最大

25 dB;

Gout:输出电压;

L:GND H:VCC C 1.7 V 峰值保持(引导角控制电路) PH PH 引脚连接了一个峰值保持电容和 一个放电电阻. R/C 建议值: 100kΩ/ 0.1μF 低通滤波器(引导角控制电路) LPF RC 低通滤波器的电容连接至该引 脚. 内置一个 100kΩ(典型值)电阻 C 建议值:0.1μF LA 上限 UL 如果施加于 LA 输入的电压超过此输 入设定的上限, 则会进行截取以限制 引导角. UL=0-5.0 V 电流限制控制输入 Idc 模拟滤波器时间常数: 1μs (典型值) 数字滤波器时间常数: 1μs (典型值) Idc 电压超过 0.5 V 时,栅极封锁保 护功能激活. (每个载波周期后均被禁用) 如果 Idc 未连接,则所有换相输出均 被禁用. Vrefout 0.5 V

200 kΩ

5 pF 比较器 Gout Gin

100 Ω

100 Ω VCC VCC

100 kΩ

100 Ω VCC

100 Ω

100 Ω VCC Vrefout Gin Gout Idc 至峰值保 持电路

100 Ω VCC

200 k Ω VCC

200 k Ω

100 Ω 从自动引导角电 路TB67B054FTG 2017-10-31

7 译文 引脚 符号 输入/输出信号 内部电路 参考电压输出 Vrefout 5±0.5 V(最大

30 mA) 反转检测信号 REV 数字 推挽输出(最大±1 mA) FG 信号输出 FG 数字 推挽输出(最大±1 mA) FG 输出在每个电气回转中提供两个 脉冲. 换相信号输出,U 换相信号输出,V 换相信号输出,W 换相信号输出,X 换相信号输出,Y 换相信号输出,Z U V W X Y Z 数字 推挽输出(最大±2 mA) L:0.78 V(最大值) H:Vrefout- 0.78 V(最小值) Vrefout

100 Ω Vrefout Vrefout

100 Ω Vrefout Vrefout

100 Ω VCC VCC VCC TB67B054FTG 2017-10-31

8 译文 绝对最大额定值 (Ta = 25°C) 特性 符号 额定值 单位 供电电压 VCC

18 V 输入电压 VIN (1) ?0.3 to VCC(注1) V VIN (2) ?0.3 至Vrefout + 0.3 (注2) 换相输出电流 IOUT

2 mA Vrefout 输出电流 Irefout 30(注3) mA 功耗 PD 4.1(注4) W 工作温度 Topr -30 至115(注5) °C 注: 半导体器件的绝对最大额定值是一组不能超过的额定值,即使是瞬时超过也不允许.请勿超过任何绝对最大额定 值.超过绝对最大额定值可能导致器件故障、损坏或退化,并可能由于爆炸或燃烧而造成伤害.请在指定的工作 范围内使用 IC. 注1:VIN(1)引脚:Vsp、LA 和UL 注2:VIN(2)引脚:HUP、HVP、HWP、HUM、HVM、HWM CW/CCW、RES、Idc、ALA 和Gin 注3:由于 Vrefout 引脚提供了

30 mA 最大输出电流,所以应特别注意输出阻抗. 注4:安装在一块板上(4 层,FR4,76.2 mm*114.3 mm*1.6 mm) ,Rth (j-a) = 29.9°C/W 注5:工作温度范围由 PD-Ta 特性 决定. 工作范围(Ta=25 ℃) 特性 符号 最小 典型值 最大 单位 供电电压 VCC

6 15 16.5 V 振荡频率 fosc

3 4.5

6 MHz 功耗(仅供参考) Rth(j-a)= 29.9 ℃/ W(4 层,FR4,76.2 mm*114.3 mm*1.6 mm)

0 0

25 50

75 100

125 150 1.0 2.0 3.0 环境温度 Ta (°C) 功耗 P D (W) PDC Ta 4.0 TB67B054FTG 2017-10-31

9 译文 电气特性(Ta = 25°C, VCC =

15 V) 特性 符号 测试条件 最小 典型值 最大 单位 电源电流 ICC Vrefout=开路 D

5 8 mA 输入电流 IIN (1)-1 VIN=

5 V LA D

25 50 μA IIN (1)-2 VIN=

5 V Vsp D

35 70 IIN (2)-1 VIN=5 V ALA,RES D

50 100 IIN (2)-2 VIN=

0 V CW/CCW ?100 ?50 D 输入电压 VIN H CW/CCW,RES,ALA Vrefout ?1 D Vrefout V L D D 0.8 Vsp T 强制 120°换相,导通占空比= 92%-3.8μs(典型值) 8.2 D

10 H PWM 占空比 92% 5.1 5.4 5.7 M 刷新→电机启动 1.8 2.1 2.4 L 换相关闭→刷新 0.7 1.0 1.3 霍尔传感器输 入 输入灵敏度 VS 差分输入

100 D D mVpp 共模输入电压 VW D 1.5 D 3.5 V 输入滞后 VH (1) (注) ±5.5 ±7.5 ±9.5 mV 输入延迟时间 TDT 霍尔输入 (fosc= 4.5 MHz) D 1.0 D μs TDC Idc (fosc= 4.5 MHz) D 2.5 D 输出电压 VOUT (H)-1 IOUT=

2 mA U,V,W,X,Y,Z Vrefout ? 0.78 Vrefout ? 0.3 D V VOUT (L)-1 IOUT=?2 mA U,V,W,X,Y,Z D 0.3 0.78 VREV (H) IOUT=

1 mA REV Vrefout ? 1.0 Vrefout ? 0.2 D VREV (L) IOUT=?1 mA REV D 0.2 1.0 VFG (H) IOUT=

1 mA FG Vrefout ? 1.0 Vrefout ? 0.2 D VFG (L) IOUT=?1 mA FG D 0.2 1.0 Vrefout IOUT=

30 mA Vrefout 4.5 5.0 5.5 输出漏电流 IL (H) VOUT=

0 V U,V,W,X,Y,Z D

0 10 μA IL (L) VOUT=Vrefout U,V,W,X,Y,Z D

0 10 死区时间(交叉导通保护) TOFF (fosc= 4.5 MHz),IOUT=±

2 mA 1.7 2.0 2.3 μs 电流感应 VDC Idc 0.46 0.5 0.54 V LA 增益设置放大器 AMPOUT Gin, Gout

100 kΩ/10 kΩ Idc= 0.2 V,IOUT = 1mA 2.0 2.2 2.4 V AMPOFS Gin,Gout

100 kΩ/10 kΩ,Idc= 0.2 V D

5 D mV LA 限制设置错误 ?U UL = 2.0 V ?20 D

20 mV LA 峰值保持输出电压 PHOUT Gin,Gout

100 kΩ/10 kΩ Idc= 0.2 V,IOUT = 5mA 2.0 2.2 2.4 V 引导角校正 TLA (0) LA=0 V 或开路,霍尔输入=

100 Hz D

0 D ° TLA (2.5) LA=2.5 V,霍尔输入=

100 Hz

26 30

33 TLA (5) LA=5 V,霍尔输入=

100 Hz

52 57

60 VCC 监视器 VCC (H) 输出开启阈值 4.2 4.5 4.8 V VCC (L) 输出关闭阈值 3.7 4.0 4.3 VH 输入滞后宽度 D 0.5 D TB67B054FTG 2017-10-31

10 译文 特性 符号 测试条件 最小 典型值 最大 单位 PWM 振荡频率(载波频率) FC (20) OSC/C =

330 pF, OSC/R = 9.1 kΩ

18 20

22 kHz FC (18) OSC/C =

330 pF, OSC/R =

10 kΩ 16.2

18 19.8 最大导通占空比 TON (最大值) OSC/C =

330 pF, OSC/R =

10 kΩ Vsp = 5.7 V

89 92

95 % 注:未进行运输检查. TB67B054FTG 2017-10-31

11 译文 功能说明 1. 基本操作 启动过程中,电机由根据霍尔信号产生的方波换相信号驱动.霍尔信号显示转速(f)为5.7 Hz 或更高时, TB67B054FTG 将根据霍尔信号估算转子位置,并对其进行调制.然后 TB67B054FTG 将通过比较调制信号和 三角波来产生正弦波. 0(启动) ≤ f <

5.7 Hz: 方波驱动(120° 换相);

f = fosc/ (2

12 *

32 * 6) 5.7 Hz ≤ f: 正弦波 PWM 驱动(180° 换相);

fosc=4.5MHz 时,f 的近似值为 5.7Hz 2. 电压指令(Vsp)信号和自举电压调节 (1) Vsp≤ 1.0 V 时: 换相信号输出禁用(即栅极保护激活) . (2) 1.0 V ........