有刷直流柵極驅(qū)動器的演變

　　回望在電子產(chǎn)品領(lǐng)域奮戰(zhàn)的20年，我們已走過了漫漫長路。2015年正發(fā)布的組件具有無與倫比的精細度和集成度。處理器速度更快，發(fā)光二極管（LED）亮度更高，存儲器密度更大，每樣東西的功耗都更低，并且集成電路（IC）集成了比以往任何時候都多的組件。

　　接下來請看一種最終產(chǎn)品，如現(xiàn)代無人機（圖1）。

　　圖1：現(xiàn)代無人機

　　是否具備帶有源平衡環(huán)補償功能的1080p60攝像頭？經(jīng)核查具備。

　　是否具備四個輸出千瓦級功率的速度受控型有刷DC電機？經(jīng)核查具備。

　　遠程千兆赫級數(shù)字收發(fā)器呢？也不成問題。

　　雖然當您回想電子產(chǎn)品領(lǐng)域取得的進步時最先浮現(xiàn)在腦海中的不是有刷DC電機控制，但該技術(shù)也已發(fā)展了很多年。有刷電機的出色之處在于它們巧妙的內(nèi)部構(gòu)造可采用恒定外部電壓來切換電流方向。原始系統(tǒng)甚至只用電池和電源開關(guān)就能運行，但那遺漏了一些有用的功能。

　　在幾十年前，要打造一種功能齊全的有刷電機驅(qū)動器，系統(tǒng)設(shè)計人員除了使用多個分立組件外別無選擇。這包括一個微控制器、若干柵極驅(qū)動器、若干用來構(gòu)成H橋的繼電器或金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）、一個檢測電阻器、一個用來放大檢測電壓的運放電路、一個用來測量檢測電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、一個用于故障保護的熔斷器以及大量用于各種目的的無源組件。該方法將允許以下功能：

　　變速功能：H橋可提供開關(guān)來對施加到電機的電壓進行脈寬調(diào)制（PWM），且占空比可直接控制電機速度。

　　雙向控制功能：H橋還可讓您對具有任一電壓極性的電機進行偏置，以便讓它能雙向旋轉(zhuǎn)。

　　故障保護功能：使用熔斷器往往是萬不得已時的解決辦法，而檢測電阻器則可提供一種測量過電流的非破壞性方式。

　　電流控制功能：通過隨時禁用H橋，檢測電阻器也可用來調(diào)節(jié)電流。

　　經(jīng)過多年的發(fā)展演變，所有這些功能（及其它功能）已被整合到單片硅板中。這不僅能使IC設(shè)計人員在一個封閉式系統(tǒng)里更有效地優(yōu)化模擬電路，而且還可讓您在一個IC里完成您采用分立方式不能完成的工作。例如，成千上萬的數(shù)字邏輯門可提供串行接口、穩(wěn)健的擊穿保護功能、柵極驅(qū)動器電流控制（“IDRIVE”）功能、故障報告功能和低功耗模式。此外，該IC方法還可提供場效應晶體管（FET）VDS檢測功能、電源電壓監(jiān)測器和本地溫度傳感器。最終的結(jié)果是：一個獨立型芯片占用很小的電路板空間，卻能提供高可靠性并使系統(tǒng)設(shè)計人員的生活更輕松。

　　這種集成已與模擬工藝技術(shù)的進步形成了互補。早在20世紀90年代，TI就設(shè)計了一種早期系列的BiCMOS工藝，該工藝采用“最先進的”1μm特征尺寸！從那以后，我們的BiCMOS工藝節(jié)點經(jīng)過了無數(shù)次更新?lián)Q代，直到2015年，該技術(shù)可提供密集型數(shù)字邏輯、對寬范圍電壓的支持以及每單位面積RDS（on）非常低的FET。在更先進的節(jié)點即將出現(xiàn)之際，上述趨勢還在延續(xù)。

　　目前有些設(shè)計人員仍在大電流應用中采用分立電機電路（以往這樣做是出于成本和設(shè)計重用的原因）。今年，我們憑借自己的首款全橋柵極驅(qū)動器DRV8701解決了這一空間問題。它在成本方面很有競爭力，同時還可提供所有現(xiàn)代IC技術(shù)的領(lǐng)先優(yōu)勢。

　　對于較小電流的有刷電機（峰值達3.6A），我們剛剛發(fā)布了8引腳DRV8871(＄1.5837)系列。DRV8871采用突破性技術(shù)，無需檢測電阻器即可檢測并調(diào)節(jié)電機電流！這可避免與檢測電阻器相關(guān)的功率損耗、散熱、電路板空間和成本問題，現(xiàn)在世界上沒有其它器件能與它相媲美。