2009 年 6月 22 日 SPI-6631M 应用手册 Ver2.2 PPD 事 业 部 电 机 技 术 2 组 本资料汇总了 3 相电机驱动集成电路 SPI-6631M 相关的产品特征、使用方法等。 1．前言 …2 2．特点 …2 3．产品规格 …3～4 4．降额图 …5 5．外形图、参考焊盘布局、参考布线 …6～8 6．Pin 排列 …9 7．内部方框图＆外围电路示例 …10～11 8．功能说明 …12～13 9．时序图 …14～16 10．典型特性示例 …17～18 11．各引脚内部结构 …19 注册号 三垦电气株式会社 -1- 61067 1．前言 本产品为 3 相电机驱动集成电路，在 1 芯片/1 封装中搭载输出元件及其预驱动器、保 护电路等。 在前阶段设计的各种控制集成电路，可以驱动无刷电机和步进电机。 本资料汇总了 SPI-6631M 的相关信息。 2．特点 ・电机电源电压 VBB：13～33V（实际动作推荐范围） ・电源和输入信号无序接通/关闭 ・输出电流 Io：3.0A(max) ・搭载用于输出短路保护的过电流保护功能(OCP) ・搭载过热保护功能 ・搭载过热和过电流工作时的 Alarm 输出引脚 ・搭载防止上下臂同时 ON 的电路 ・搭载死区时间电路，用于防止上下臂切换时的短路电流 ・搭载检测到主电源电压下降时的输出保护功能 ・采用 HSOP 型 16Pin 全塑封装(SPI-6631M) 三垦电气株式会社 -2- 3．产品规格 3-1．绝对最大额定值（Ta＝25℃） 项 目 主 电 源 电 压 Load Supply Voltage MOSFET 输出耐压 MOSFET Drain-Source Voltage 输 出 电 流 Output Current 输 入 电 压 Input Voltage S 引脚电压 Sense Voltage Alarm 引脚电压 Alarm Voltage Alarm 引脚流入电流 Alarm Current 允 许 损 耗 Power Disspation 结温 Junction Temperature 动 作 环 境 温 度 Operating Temperature 保 存 温 度 Storage Temperature ※ 符号 规 格 值 单位 VBB 35 V VDSS 35 V Iout ±3 A Vin －0.3～6.5 V Vsen －2～2 V VAlarm 6.5 V IAlarm 1 mA PD 2.67 W Tj 150 ℃ Ta －25～85 ℃ Tstg －40～150 ℃ 备 注 Duty Cycle=100% SPI-6631M 使用本公司评估基板时 输出电流有时受占空比、环境温度和散热状态的限制。在任何使用条件下都不得 超过指定的额定电流以及最高结温(Tj=150℃)。 3-2．推荐动作范围 项 目 主 电 源 电 压 输 出 电 流 动作时最大 Case 温度 符号 VBB Iout Tc 规格值 MIN 13 MAX 33 2.5 110 单位 V A ℃ 使用大于推荐范围的输出电流时，请注意产品发热（损耗）。 三垦电气株式会社 -3- 备 注 3-3．电气特性（无特殊情况时，条件为 VBB=24V，Ta=25℃） ※1：请将 Typ 数据作为设计信息使用。 ※2：表中的负电流表示由产品引脚流出的电流。 三垦电气株式会社 -4- 4．降额图 Fig-1 2.67W HSOP-16(SPI-6631M) 46.82℃/W 使用本公司评估基板时 三垦电气株式会社 -5- 5-1．外形图 单位（mm） HSOP-16(SPI-6631M) 1Pin Mark 三垦电气株式会社 -6- 5-2．参考焊盘布局 HSOP-16(SPI-6631M) 三垦电气株式会社 -7- 5-3．参考布线图 SPI-6631M 参考布线图 三垦电气株式会社 -8- 6．Pin 排列 符号 Pin No 引脚说明 CP2 1 充电泵抽取用电容引脚 2 CP1 2 充电泵抽取用电容引脚 1 OUTU 3 DMOSFET S 4 Sense 引脚（下臂源极输出） OUTV 5 DMOSFET V 相输出 OUTW 6 DMOSFET W 相输出 Alarm 7 报警输出 GND 8 接地 INLW 9 W 相下臂输入 INHW 10 W 相上臂输入 INLV 11 V 相下臂输入 INHV 12 V 相上臂输入 VBB 13 主电源引脚 INLU 14 U 相下臂输入 INHU 15 U 相上臂输入 VB 16 充电泵充电用电容引脚 U 相输出 三垦电气株式会社 -9- 7-1．内部方框图 三垦电气株式会社 - 10 - 7-2．外接电路示例 参考常数 R1：10kΩ C1：0.1μF／35V 以上 C2：0.1μF／35V 以上 CA1：0.1μF／50V 以上 CA2：100μF／50V 以上 本产品采用无序设计。 主电源的接通/关断和控制器（CPU 等）的信号输入顺序没有限制。 即使控制器输出进入高阻抗状态，由于产品内部内置有下拉电阻，因此产品 输入会固定为 Low。（输出 FET 固定为 OFF。） 下拉电阻设计为 100kΩ(Typ)±50%，因此请选择能够驱动此电阻的控制器。 三垦电气株式会社 - 11 - 8．功能说明 ①Reg 用于驱动产品内部的电源。 驱动内部逻辑电路、充电泵电路和输出 FET 的驱动电路。 通过向主电源（VBB）引脚供给 13～33V 的电压进行动作。 ②充电泵(Charge Pump;CP1 and CP2) 充电泵电路用于产生比 VBB 更高的电压。 用该电压驱动上臂 FET。 请将 0.1μF 的陶瓷电容安装到 CP1-CP2 之间。 同样将 0.1μF 的陶瓷电容安装到 VB-VBB 之间。 该电容作为驱动上臂 FET 的电源是必须的。 ③TSD 为产品的热保护电路。 如果控制集成电路的温度超过约 170℃，将关断输出。 进行合理的散热设计，避免正常动作时触发该功能。 由于会超过产品的保证温度，产品寿命会显著下降。 ④UVLO 如果施加到产品的电源低于推荐工作范围，或充电泵电压低于设计预期水平，将关 闭输出。防止施加到产品上的电压低于设计值时产生具有危险性的失控状态，防止 输出 FET 的 ON 电阻增大导致的异常发热等现象。 ⑤关机(Shutdown) 异常状态（结温过高或充电泵电压低时）下，元件的输出 SFET 进入 DISABLE 状 态（输出 OFF 状态），直至该异常状态解除。 电源接通时（VBB 电压低时），在 UVLO 电路的作用下输出进入 DISABLE 状态（输 出 OFF 状态）。 三垦电气株式会社 - 12 - ⑥Alarm Alarm 引脚为开路漏极引脚，在以下条件下输出 L。 ・ VBB 处于低电压状态时 ・ 充电泵处于低电压状态时 ・ TSD 动作时 ・ OCP 检测时 ⑦Input Logic 接收来自控制器的信号，生成驱动输出的信号。 通过该电路模块，还可以在此设定交叉死区时间，以防止切换上下臂时出现的贯通电流。 各相的输入信号和输出的关系如下所示。 INLx INHx Active H Active H H L L L H H L H OUT L Z Z H ※Z=高阻抗（输出 OFF） ⑧S 引脚 S 引脚与各相下臂 FET 的源极相连接。 ⑨Pri-Drive 电路 输出功率元件的驱动电路。 上臂（高端）的 Drive 电路将输入逻辑信号转换为高电位水平，驱动输出 FET。 通过该模块接收检测到的过电流或过热信号关断输出。 三垦电气株式会社 - 13 - 9．时序图 ①OCP 解除时 三垦电气株式会社 - 14 - ②OCP 持续时 三垦电气株式会社 - 15 - ③正常动作（交叉死区时间）时 三垦电气株式会社 - 16 - 10．典型特性示例 输出 FET Io－VDS(on)特性 VBB=24V Ta=25℃ 上臂 FET 下臂 FET FET ON 电阻：0.4Ω(Typ) ・实机动作波形 测量条件 电源电压=24[V]，输出电流=1.0 [A] OUTU OUTV OUTW IOUTU 三垦电气株式会社 - 17 - ・ESD 耐量实力值 ・输出电流耐量 条件：Ta=25℃ 单脉冲 (DC) ※ 输出电流耐量为综合了用于连接 FET 及框架的 Au 线的总设计耐量。 （并非保证值。） 产品保证值为绝对最大额定规格中的±3A(Duty Cycle=100%)。 三垦电气株式会社 - 18 - 11．各引脚部内部结构 Pin No 内部结构 备注 1：CP2 Analog 2：CP1 13：VB VB-VBB：ZDi＝6.5V(Typ) 16：VBB IBB=20mA(Max) 3：OUTU VBB FET Output 5：OUTV 6：OUTW Outx FET Output MOSFET RDS(on)=0.4Ω(Typ) VDSS＝35V(Min) S GND 4：S FET 7：Alarm CMOS Open Drain Source Ron：500Ω(Max) I=1mA(Max) VDSS=6.5V 9：INLW Analog 10：INHW PNP Input Comp 11：INLV 12：INHV Hysteretic：0.35V(Typ) 14：INLU L:0.8V(Max) 15：INHU H:2.0V(min) 三垦电气株式会社 - 19 -