PWM模式的電流驅(qū)動(dòng)成為廠商新選擇

所有電源系統(tǒng)的目的都無(wú)外乎維持高水平的連續(xù)供電能力，并在出現(xiàn)非正常工況時(shí)，盡可能減低其影響與斷電時(shí)間。通常為了保護(hù)電源避免受到人為或非人為的損害，會(huì)使用一些設(shè)備來(lái)保護(hù)電氣設(shè)備，比如螺線管，繼電器。這一類接電裝置通過(guò)線圈通電，連接受保護(hù)設(shè)備的電源。

螺線管線圈想必大家都不陌生，它通過(guò)電磁感應(yīng)來(lái)工作。對(duì)于如何驅(qū)動(dòng)螺線管，其實(shí)電壓驅(qū)動(dòng)和電流驅(qū)動(dòng)都是可行的，只是如果選擇電壓驅(qū)動(dòng)需要額外進(jìn)行超裕度設(shè)計(jì)。因此對(duì)于絕大多數(shù)螺線管器件來(lái)說(shuō)，電流驅(qū)動(dòng)可能是更好的一種驅(qū)動(dòng)方式。

最為傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)螺線管方式是通過(guò)MCU的GPIO來(lái)驅(qū)動(dòng)。這種方式到現(xiàn)在已經(jīng)不太有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)會(huì)采用了，目前一般使用PWM，通過(guò)占空比控制電流這種驅(qū)動(dòng)方式，較之傳統(tǒng)方式，該驅(qū)動(dòng)方式在功耗上會(huì)更勝一籌，也是目前主流驅(qū)動(dòng)芯片廠商普遍采用的螺線管驅(qū)動(dòng)方式，很多廠商已經(jīng)不做最傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式了，畢竟功耗確實(shí)是高太多。

TI螺線管驅(qū)動(dòng)芯片

TI就是完全摒棄了基于MCU的GPIO驅(qū)動(dòng)這種方式，目前TI的螺線管驅(qū)動(dòng)僅支持PWM模式，同時(shí)具有故障診斷選項(xiàng)的串行控制。TI意圖通過(guò)使用單個(gè)器件來(lái)處理多個(gè)繼電器，螺線管這些接電裝置。

DRV8860就是串行控制下具有開(kāi)路負(fù)載檢測(cè)功能的四螺線管驅(qū)動(dòng)，嚴(yán)格上來(lái)說(shuō)它屬于8通道低邊驅(qū)動(dòng)器，有8個(gè)具有過(guò)流保護(hù)功能的N MOSFET。首先它可以配置100%的占空比輸出時(shí)間，并可以配置PWM占空比，也就是我們上面所說(shuō)的通過(guò)PWM，改變PWM占空比來(lái)控制電流驅(qū)動(dòng)。

DRV8860的一個(gè)特色就是電流驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)且持久。上面提到，它屬于8通道的驅(qū)動(dòng)，在單通道PW和PWP下的電流能力為560mA，8通道全開(kāi)PW為200mA，PWP為330mA，而且還可以并聯(lián)配置。電流驅(qū)動(dòng)能力隨著PWM占空比的降低而增加。

除了在DRV8860上通過(guò)一個(gè)串口來(lái)控制輸出，也可通過(guò)串口來(lái)配置加電時(shí)間和保持PWM占空比。這種功能能做到比傳統(tǒng)的始終開(kāi)啟解決方案更低的運(yùn)行溫度。穩(wěn)定高效的電流能力以及更低的功耗，這也是為何TI放棄傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式只做PWM螺線管驅(qū)動(dòng)的原因。

NXP螺線管驅(qū)動(dòng)芯片

NXP的PT2001不同于TI的DRV8860屬于低邊驅(qū)動(dòng)器，它是用于精密螺線管控制應(yīng)用的可編程柵極驅(qū)動(dòng)器。PT2001集成了四個(gè)用于控制的微核、五個(gè)外部MOSFET高側(cè)預(yù)驅(qū)動(dòng)器、七個(gè)外部MOSFET低側(cè)預(yù)驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器。

PT2001可編程的體系結(jié)構(gòu)擁有極高的靈活度，通過(guò)四個(gè)經(jīng)過(guò)優(yōu)化專用微處理器內(nèi)核控制功率MOSFET，延遲時(shí)間短。這種高靈活度也必然讓該驅(qū)動(dòng)IC有著很高的集成度，在接口設(shè)計(jì)上PT2001都是盡可能減少外部組件。

在電氣性能上，PT2001的預(yù)驅(qū)動(dòng)電壓高達(dá)72V。在五個(gè)外部MOSFET高側(cè)預(yù)驅(qū)動(dòng)器上，有高達(dá)100 KHz的驅(qū)動(dòng)PWM能力，七個(gè)外部MOSFET低側(cè)預(yù)驅(qū)動(dòng)器上也有同樣高的PWM驅(qū)動(dòng)能力。PT2001的可編程微內(nèi)核可以實(shí)現(xiàn)靈活的電流管理，并對(duì)螺線管參數(shù)進(jìn)行并行和獨(dú)立的控制，這是一個(gè)很有特色的地方。

iC-Haus螺線管驅(qū)動(dòng)芯片

iC-Haus螺線管驅(qū)動(dòng)最大的優(yōu)勢(shì)—降低功耗。iC-Haus螺線管驅(qū)動(dòng)器芯片能降低繼電器和電磁閥最多50%的功耗。

iC-Haus螺線管驅(qū)動(dòng)系列均采用了PWM模式的螺線管驅(qū)動(dòng)，有iC-GE和iC-JE兩個(gè)大系列。GE系列里有寬電壓和普通電壓兩個(gè)型號(hào)。既然說(shuō)到iC-Haus最厲害的在于降低功耗，那就從JE這個(gè)節(jié)能型號(hào)來(lái)看看它如何節(jié)能。

JE的線圈電流的設(shè)定值在外部電阻器的幫助下預(yù)設(shè)，可為通電模式設(shè)置60至300 mA，然后在保持模式下自動(dòng)降至該值的2/3（40至200 mA）。通電和保持模式之間的轉(zhuǎn)換適用于需要強(qiáng)大初始通電電流的螺線管驅(qū)動(dòng)，該電流可在閉合磁路后減小。這種工作模式對(duì)電流強(qiáng)度的二次依賴性意味著通過(guò)電流的這種降低，系統(tǒng)的功耗減少了一半。這也是功耗降低如此明顯的原因。

其他的電氣性能諸如預(yù)驅(qū)動(dòng)PWM電壓這些常規(guī)參數(shù)都屬于行業(yè)高水平，比起50%功耗降低這一絕對(duì)優(yōu)勢(shì)這些領(lǐng)先可以不提。

小結(jié)

可以看出，老舊的MCU GPIO驅(qū)動(dòng)模式已經(jīng)被主流廠商淘汰，在螺線管驅(qū)動(dòng)上均選擇了PWM模式的電流驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)模式確定后，使用者如何選擇就取決于應(yīng)用場(chǎng)景是需要穩(wěn)定高效的電流驅(qū)動(dòng)能力還是更低的功耗了。

責(zé)任編輯：haq