CXMD32155A2M 三相PMSM/BLDC电机控制器
集成ARM Cortex-M0 | 无传感器FOC | 6.5-30V | 可编程驱动

版本：Rev 1.0 | 2026年7月 | 型号：CXMD32155A2M | 封装：VQFN-32L（4×4mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXMD32155A2M 是一款高度集成的应用专用IC（ASIC），专为PMSM/BLDC电机应用设计。这款二合一芯片集成了 三相电机控制器、三相栅极驱动器、三个自举二极管、5V LDO 以及一个专为栅极驱动器供电的LDO。芯片内置 ARM 32-bit Cortex-M0 内核（最高60MHz），配合16kB MTP、4kB SRAM及内部电机控制库，支持 无传感器磁场定向控制（FOC），实现高效、低噪声的正弦波驱动。集成ADC输入滤波、通信接口（I2C/UART）、温度传感器、可编程栅极驱动电压（6-12V）和源电流（20-300mA）、短路保护（SCP）和堵转保护等系统级功能。输入电压范围 6.5V至30V，采用 VQFN-32L（4×4mm） 封装，是落地扇、通风扇、水泵、吸尘器、服务器风扇等应用的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

CXMD32155A2M是一款面向PMSM（永磁同步电机）和BLDC（无刷直流电机）驱动的高集成度ASIC，将电机控制器、栅极驱动器及电源管理电路集成于单芯片中。芯片内置ARM Cortex-M0处理器（最高60MHz），配合16kB MTP、内部ROM（含电机控制库）和4kB SRAM，可执行复杂的无传感器FOC算法，实现高效率、低噪声的电机控制。集成的三相栅极驱动器提供可编程源电流（20-300mA）和灌电流（800mA），可直接驱动外部N-MOSFET，并内置自举电路和UVLO保护。芯片还集成了5V LDO和专为栅极驱动器供电的LDO（VDRV，可编程6-12V），支持6.5V至30V输入电压范围。丰富的模拟外设包括6通道12位ADC（支持差分电流检测）、8位DAC及可配置增益（x1/x4/x8），满足精确的电流和电压采样需求。CXMD32155A2M采用VQFN-32L（4x4mm）封装，是落地扇、通风扇、水泵、吸尘器、服务器风扇等电机控制应用的优选方案。

2. 主要特点与技术亮点

• 高度集成：单芯片集成32位MCU、三相栅极驱动器、自举二极管、5V LDO和栅极驱动器LDO，大幅减少外围元件。
• 高性能MCU：ARM Cortex-M0内核，最高60MHz运行频率，16kB MTP、4kB SRAM，内置电机控制库。
• 无传感器FOC：支持无传感器磁场定向控制（FOC），实现正弦波驱动，降低噪音和转矩脉动。
• 宽电压范围：输入电压6.5V至30V，适配多种低压电机应用（风扇、水泵、吸尘器等）。
• 可编程栅极驱动：栅极驱动电压可编程（6V-12V，0.5V步进），栅极源电流可编程（20mA-300mA，默认300mA），优化开关损耗和EMI性能。
• 强大栅极驱动：三相半桥栅极驱动器，源/灌电流300mA/800mA，匹配延迟，内置自举二极管和UVLO，预充电状态加速栅极充电。
• 高精度模拟：6通道12位ADC（AD0-AD3差分电流检测，AD6-AD9系统应用），可配置增益（x1/x4/x8），8位DAC。
• 全面保护：短路保护（SCP）、堵转保护、欠压锁定（UVLO）和热检测，确保系统安全。
• 通信接口：I2C和UART接口，支持系统配置与调试。

3. 引脚配置与功能说明

CXMD32155A2M主要引脚包括：VILDO（LDO输入，6.5-30V）、VDRV（栅极驱动供电，可编程6-12V）、V5V（5V LDO输出）、V1P8（1.8V LDO输出）、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）、AD0-AD3（差分电流检测ADC输入）、AD6-AD9（系统应用ADC输入）、SCL（I2C时钟）、SDA（I2C数据）、UART_TX/UART_RX、P0_6/P0_7/P0_10/P0_11（GPIO）、RSTN（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

CXMD32155A2M是一款集成了MCU、栅极驱动器和电源管理的高集成度电机控制ASIC。ARM Cortex-M0内核执行无传感器FOC算法，通过6通道12位ADC采样电机相电流（AD0-AD3差分模式）和系统电压（AD6-AD9），结合内部电机控制库，计算PWM占空比并输出至三相栅极驱动器。栅极驱动器驱动外部N-MOSFET，通过自举电路为高侧MOSFET提供栅极驱动电压。内置的5V LDO和栅极驱动器LDO（VDRV，可编程6-12V）为芯片内部电路和栅极驱动提供电源。

5.2 无传感器FOC控制

芯片内置的电机控制库支持无传感器FOC算法，无需位置传感器即可实现精确的转子位置估算和磁场定向控制。FOC算法通过电流采样和电压反馈，解耦电机的励磁电流和转矩电流，实现高效率、低噪声的正弦波驱动。用户可通过I2C或UART接口配置控制参数。

5.3 可编程栅极驱动

栅极驱动电压可通过RICHTEK的BLDC GUI编程，范围为6V至12V，步进0.5V，适配不同MOSFET的栅极阈值电压。栅极源电流可编程（20mA-300mA），无需外部栅极电阻即可调节开关速度，优化开关损耗和EMI性能。禁用该功能时源电流固定为300mA。栅极驱动器还具备预充电状态，在导通初期提供高电流快速充电（约40ns），减少续流时间。

5.4 电源管理

芯片内置5V LDO为控制器和模拟电路供电，VDRV LDO为栅极驱动器供电（可编程6-12V）。VILDO输入范围6.5-30V，适配多种系统电压。V5V和V1P8 LDO具有UVLO保护，确保电压稳定时系统正常工作。

5.5 ADC与电流检测

6通道12位ADC支持差分电流检测模式（AD0-AD3），可配置增益（x1/x4/x8），适配不同电流检测电阻。AD6-AD9可用于系统电压、温度等信号的检测。ADC输入内置滤波器，降低开关噪声对采样精度的影响。

5.6 保护功能

芯片集成多种保护：短路保护（SCP，检测MOSFET过流）、堵转保护（检测电机转子锁定）、欠压锁定（UVLO，监测V5V/V1P8/VDRV电压）、热检测（内部温度传感器）。保护触发后，芯片可配置为关断或自动恢复模式，确保系统安全。

5.7 通信与调试

支持I2C和UART通信接口，用于系统配置、参数调整和实时调试。GPIO引脚（P0_6/P0_7/P0_10/P0_11）可复用为多种功能。

6. 典型应用电路

图2. 典型应用电路（6.5-30V输入，三相BLDC电机驱动）

外围元件：VILDO输入电容C1（1uF）、V5V电容C3（1uF）、V1P8电容C4（1uF）、VDRV电容C2（1uF）、自举电容（0.1-1uF）、栅极驱动电阻（可选，因可编程源电流可省去）、电流检测电阻、电源去耦电容等。具体电路参考数据手册典型应用图。

7. PCB布局建议

• 功率回路：电机相电流走线尽量短而宽，减小寄生电感。
• 去耦电容：VILDO、VDRV、V5V、V1P8的去耦电容需尽量靠近芯片引脚，降低噪声耦合。
• 自举电容：VB与VS之间的自举电容靠近芯片放置，走线短而宽。
• 电流检测：AD0-AD3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）和数字地（DVSS）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。
• 通信走线：SCL/SDA、UART走线远离功率噪声源，上拉电阻靠近芯片放置。
• 散热设计：VQFN-32L封装theta_JA=27.8degC/W，T_A=25degC时最大功耗3.59W。需保证足够的铜箔散热面积和过孔散热路径。

8. 落地扇/通风扇电机控制设计实例

目标：设计一款家用落地扇（三相BLDC电机）驱动方案，输入电压24V，要求低噪音、高效率，支持无传感器FOC，转速可调。

• 硬件配置：CXMD32155A2M的VILDO接24V，VDRV编程为10V（适配MOSFET），V5V输出5V为外围供电；三相半桥MOSFET选用60V/5A低Ron器件；电流检测电阻选用10mohm（低侧检测），AD0-AD3差分采样；自举电容0.47uF；I2C接口连接主控MCU；UART用于调试。
• 软件配置：利用内置FOC库实现无传感器控制；配置PWM频率为20kHz；设置过流保护阈值；堵转保护时间500ms；热关断阈值120degC。
• 转速控制：主控通过I2C发送转速指令，CXMD32155A2M执行FOC闭环控制，输出PWM驱动电机；通过调节可编程栅极源电流优化开关损耗与EMI。
• 保护策略：过流时逐周期限流；堵转时停止输出，500ms后尝试重启；过温时降低输出功率。
• 调试与优化：通过UART接口实时读取电流、电压、转速、温度等运行参数，优化FOC控制参数（PI增益、启动电流等）。

9. 订购信息与技术支持

CXMD32155A2M采用VQFN-32L（4x4mm）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。