有刷直流柵極驅動器的演變

　　回望在電子產品領域奮戰(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品，如現代無人機（圖1）。

　　圖1：現代無人機

　　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？經核查具備。

　　遠程千兆赫級數字收發(fā)器呢？也不成問題。

　　雖然當您回想電子產品領域取得的進步時最先浮現在腦海中的不是有刷DC電機控制，但該技術也已發(fā)展了很多年。有刷電機的出色之處在于它們巧妙的內部構造可采用恒定外部電壓來切換電流方向。原始系統甚至只用電池和電源開關就能運行，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動器，系統設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、若干柵極驅動器、若干用來構成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轉換器（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橋可提供開關來對施加到電機的電壓進行脈寬調制（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。

　　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節(jié)電流。

　　經過多年的發(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設計人員在一個封閉式系統里更有效地優(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，成千上萬的數字邏輯門可提供串行接口、穩(wěn)健的擊穿保護功能、柵極驅動器電流控制（“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設計人員的生活更輕松。

　　這種集成已與模擬工藝技術的進步形成了互補。早在20世紀90年代，TI就設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)點經過了無數次更新換代，直到2015年，該技術可提供密集型數字邏輯、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)點即將出現之際，上述趨勢還在延續(xù)。

　　目前有些設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計重用的原因）。今年，我們憑借自己的首款全橋柵極驅動器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代IC技術的領先優(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，無需檢測電阻器即可檢測并調節(jié)電機電流！這可避免與檢測電阻器相關的功率損耗、散熱、電路板空間和成本問題，現在世界上沒有其它器件能與它相媲美。