電機(jī)驅(qū)動集成的故事

 就像每個MOSFET需要一個柵極驅(qū)動器來切換它，每個電機(jī)后面總是有一個驅(qū)動力。根據(jù)復(fù)雜程度和系統(tǒng)成本、尺寸和性能要求，驅(qū)動電機(jī)的方式多樣。

最簡單和離散的解決方案是由兩個晶體管組成的圖騰柱/推挽電路。這些晶體管可以是NPN和PNP晶體管的不同組合，產(chǎn)生將輸入邏輯信號轉(zhuǎn)換為高電流信號的放大器，其反之又導(dǎo)通和關(guān)斷MOSFET和IGBT。在圖1中，連接了發(fā)射器，提供放大輸出以驅(qū)動FET。這種解決方案已廣泛用于許多不同的應(yīng)用，包括電動機(jī)驅(qū)動，主要因為其成本低并易于使用，但仍然存在一些限制和缺點。

圖1：典型的推挽/圖騰柱柵極驅(qū)動電路

例如，晶體管會發(fā)熱，在一些系統(tǒng)中引起散熱問題?；蛘邇蓚€晶體管都短暫接通，導(dǎo)致電路直通。對于PCB空間有限的應(yīng)用，圖騰柱電路不是理想的選擇，因為它需要多個組件來實現(xiàn)柵極驅(qū)動功能。對于更高的輸出電壓，圖1所示的解決方案需要額外的電平移位電路，以便在使用僅提供5V或更低電壓的控制器來驅(qū)動開關(guān)時，實現(xiàn)輸出和輸入上的電壓電平。晶體管和電平移位電路增加了圖騰柱電路解決方案的物料清單(BOM)數(shù)量和所需的印刷電路板(PCB)空間。

柵極驅(qū)動器集成電路(IC)可以解決這些問題。柵極驅(qū)動器IC實現(xiàn)與圖騰柱電路相同的功能，但有許多額外的好處：

· 柵極驅(qū)動器IC節(jié)省了空間和資源，因為它將所有組件集成到單個封裝中。因此，物理尺寸較小，設(shè)計更直接，裝配更容易。

· 柵極驅(qū)動器IC簡化了電路板布局，減少了設(shè)計不確定性，因為數(shù)據(jù)表具有所有規(guī)格。

· 驅(qū)動電流不限于輸入基極電流和增益，因此驅(qū)動能力更強(qiáng)，從而減少開關(guān)損耗并提高效率。

· 欠電壓鎖定(UVLO)和“防直通”等保護(hù)功能提高了系統(tǒng)的魯棒性。

雖然圖騰柱電路是作為一種成熟解決方案已流行多年，但現(xiàn)代和未來的系統(tǒng)需要更高的集成度和更高的性能。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，柵極驅(qū)動器IC的成本已可與分立電路相比，這使得IC解決方案對于大多數(shù)應(yīng)用而言更具吸引力和可行性。

TI提供廣泛的柵極驅(qū)動器產(chǎn)品組合，適用于幾乎所有市場和應(yīng)用。TI的柵極驅(qū)動器支持非隔離解決方案的電壓高達(dá)620V，隔離解決方案的電壓高達(dá)5kV。LM5109B是低于100V的電機(jī)解決方案的通用解決方案。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請參見TI柵極驅(qū)動器頁。

若您喜歡集成度更高的解決方案，那么系統(tǒng)級解決方案不僅提供柵極驅(qū)動能力，而且還具有MOSFET、片上通信以及不同級別的保護(hù)和控制，所有這些都集成在一個芯片中。這些解決方案進(jìn)一步減少物理尺寸和設(shè)計不確定性。例如，TI的DRV8xxx系列是用于有刷直流、無刷直流和步進(jìn)電機(jī)的通用解決方案。有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱TI電機(jī)驅(qū)動器頁。

所有選項都有其優(yōu)缺點，需要選擇最適合您系統(tǒng)的選項。使用TI提供的各種解決方案開始設(shè)計，您會找到正確的解決方案。