CXMD32157 三相PMSM/BLDC电机控制器
58V集成栅极驱动 | ARM Cortex-M0 | 无传感器FOC | WQFN-48L

版本：Rev 1.0 | 2026年7月 | 型号：CXMD32157 | 封装：WQFN-48L（7×7mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXMD32157 是一款针对三相PMSM（永磁同步电机）和BLDC（无刷直流电机）应用的高度集成二合一控制器，集成了 三相电机控制器、三相门极驱动器、三只自举二极管、5V线性稳压器（LDO） 以及一个 Buck转换器。芯片内置 ARM 32-bit Cortex-M0 内核及完整的无传感器 磁场定向控制（FOC） 外围电路，包括ADC、DAC、通信接口、SVPWM生成器、看门狗计时器和电流检测器等，并提供欠压锁定、短路保护和堵转保护等功能，可实现元件数量少、PCB尺寸小、系统成本低的电机控制方案。门极驱动器可驱动三组半桥配置的外部N-MOSFET，自举电路工作电压高达 58V，内置死区时间防止上下桥臂直通。采用 WQFN-48L（7×7mm） 封装，是排气扇、台式风扇、通风设备、水泵、空气净化器等应用的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

CXMD32157是一款高度集成的电机控制ASIC，专为三相PMSM/BLDC电机驱动应用设计。它将32位ARM Cortex-M0微控制器、三相栅极驱动器、自举二极管、5V LDO和Buck转换器集成在单芯片中，同时集成了无传感器FOC所需的模拟前端（ADC、电流检测放大器）、DAC、SVPWM生成逻辑以及完整的保护电路。芯片支持高达58V的自举工作电压，可直接驱动中压N-MOSFET，无需额外电平转换电路。内置的Buck转换器可提供5V电源为外部电路供电，进一步减少外围元件。内置死区时间控制确保在快速开关时不会发生上下桥臂直通现象。CXMD32157采用WQFN-48L（7×7mm）封装，适用于排气扇、台式风扇、通风设备、水泵、空气净化器等中压电机控制场景。

2. 主要特点与技术亮点

• 中压栅极驱动：自举电路工作电压高达58V，适用于24V、36V、48V等供电的电机驱动系统。
• 高性能MCU：ARM Cortex-M0内核，最高60MHz运行频率，集成16kB MTP、4kB SRAM，内置电机控制算法库。
• 无传感器FOC：无需霍尔传感器或编码器，通过电流和电压采样实现精确的磁场定向控制，降低系统成本和复杂度。
• 集成电源管理：内置Buck转换器和5V LDO，可为芯片内部电路及外部MCU、传感器等提供电源，简化系统设计。
• 空间矢量PWM（SVPWM）：内建SVPWM生成电路，优化电压利用率，降低谐波，提升电机效率。
• 死区时间控制：可编程死区时间，避免外接MOSFET开关出现上下直通状态，增强系统可靠性。
• 灵活模拟前端：集成多通道12位ADC（支持差分电流检测）、8位DAC，可配置增益，适配不同电流检测方案。
• 全面保护：欠压锁定（UVLO）、短路保护（SCP）、堵转保护、过温保护等多重安全机制。
• 通信接口：支持UART、I2C，便于系统配置与调试。

3. 引脚配置与功能说明

CXMD32157主要引脚包括：HOU/HOV/HOW（三相高侧栅极驱动输出）、LOU/LOV/LOW（三相低侧栅极驱动输出）、VSU/VSV/VSW（高侧浮动地，连接电机相节点）、VBU/VBV/VBW（自举供电，外接自举电容）、VCC（控制器与驱动器低压供电）、VDD（数字核心供电）、VIN（Buck转换器输入）、SW（Buck开关节点）、AD0-AD5（模拟输入，用于电流/电压检测）、UART_TX/RX、I2C_SCL/SDA、GPIO、复位等。详细引脚定义见数据手册。

4. 极限参数与电气特性

5. 工作原理与设计指导

5.1 系统架构

CXMD32157集成了32位ARM Cortex-M0内核、三相栅极驱动器、自举二极管、5V LDO和Buck转换器。MCU执行无传感器FOC算法，通过ADC采样电机相电流（支持差分模式）和直流母线电压，结合内部电机控制库，计算PWM占空比，经SVPWM模块生成三相PWM信号，驱动栅极驱动器控制外部N-MOSFET。自举电路使高侧MOSFET无需隔离电源即可工作。内置Buck转换器（输入可达58V）为系统提供5V电源，LDO进一步为内部电路供电。

5.2 无传感器FOC控制

芯片内置成熟的电机控制算法库，支持无传感器FOC，通过反电动势观测器估算转子位置，无需霍尔传感器或编码器。FOC算法实现励磁电流与转矩电流的解耦控制，具有高效率、低噪声、转矩脉动小的优点。用户可通过UART或I2C接口配置PI参数、启动策略、转速指令等。

5.3 栅极驱动与自举

三相栅极驱动器可驱动58V N-MOSFET，高侧驱动器采用自举供电方式，内置自举二极管。自举电容（推荐0.1μF~1μF）连接在VB和VS引脚之间，在低侧MOSFET导通期间为高侧驱动电容充电。驱动器具有UVLO保护，确保驱动电压充足时正常工作。源/灌电流能力200mA/350mA，匹配延迟优化开关性能。内建死区时间控制（可编程0.5~4μs），防止上下桥臂直通。

5.4 电源管理

内置Buck转换器支持8-58V输入，采用恒定导通时间（COT）控制，工作在边界导通模式（BCM）。推荐电感值根据输入电压选择（详见应用信息），输出为5V，可提供数百mA电流供外部电路使用。5V LDO为芯片内部模拟和数字电路供电。

5.5 模拟前端

集成多通道12位ADC，支持差分电流检测（AD0-AD2）和单端电压检测（AD3-AD5），可配置增益（×1/×4/×8）。ADC输入内置RC滤波器，降低开关噪声影响。内置8位DAC可用于产生参考电压或偏置。

5.6 保护功能

芯片集成多种保护：欠压锁定（UVLO，监测VCC和VDD）、短路保护（SCP，比较器检测）、堵转保护（检测转子位置变化）、过温保护（内部温度传感器）及硬件看门狗。保护触发后，芯片可配置为关断或自动恢复模式。

6. 典型应用电路

图2. 典型应用电路（中压电机驱动）

外围元件：Buck输入电容（0.1μF）、Buck电感（根据VIN选择）、Buck输出电容（4.7μF）、VCC去耦电容（4.7μF）、VDD去耦电容（1μF）、自举电容（≥1μF/25V）、栅极驱动电阻（10-100Ω）、电流检测电阻（根据电流范围选择）、母线电容等。具体电路参考数据手册典型应用图。去耦电容和Buck元件应尽量靠近芯片引脚放置。

7. PCB布局建议

• 功率回路：母线电压、MOSFET、电机相线等大电流走线尽量短而宽，减小寄生电感。
• 去耦电容：VCC、VDD、Buck输入/输出电容、自举电容需尽量靠近芯片引脚，降低噪声耦合。
• 电流检测：ADC差分走线直接从检测电阻两端引出（Kelvin连接），远离功率噪声源。
• 地线处理：功率地（PGND）、数字地（DGND）和模拟地（AGND）分开，在芯片下方单点连接。散热焊盘需大面积接地并多过孔散热。
• Buck转换器：SW节点走线短而宽，电感靠近芯片放置，反馈走线远离噪声源。
• 通信走线：UART/I2C走线远离功率噪声源，上拉电阻靠近芯片放置。
• 散热设计：WQFN-48L封装θ_JA≈35°C/W，需保证足够的铜箔散热面积和过孔散热路径。

8. 风机/水泵电机控制设计实例

目标：设计一款24V供电的直流无刷电机（BLDC）驱动器，用于排气扇或水泵，要求无传感器FOC，低噪音，高效率。

• 硬件配置：CXMD32157的VIN接24V，Buck输出5V为外围供电；三相半桥MOSFET选用60V/10A低Ron器件；电流检测电阻选用5mΩ（低侧检测），AD0-AD2差分采样；自举电容0.47μF；UART接口连接调试工具；I2C连接主控MCU接收转速指令。
• 软件配置：利用内置FOC库配置电机参数；设置PWM载波频率为16kHz；配置过流保护阈值为额定电流的1.5倍；堵转保护时间1s；热关断阈值100°C。
• 运行控制：通过I2C接收转速指令，FOC闭环控制输出SVPWM；故障信号通过GPIO输出。
• 保护策略：过流时硬件SCP逐周期限制；堵转时停止输出并报警；过温时降额运行。
• EMI优化：通过调整栅极驱动电阻和死区时间，优化开关沿速率，降低EMI。

9. 订购信息与技术支持

CXMD32157采用WQFN-48L（7×7mm）封装，无铅、RoHS合规。提供工程样品、量产芯片及全面的技术支持。