功率驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的案例
專為滿足嚴(yán)苛的能效與功率因數(shù)（PF）要求而設(shè)計(jì)的LED驅(qū)動(dòng)集成電路-GP8100
LED驅(qū)動(dòng)集成電路（LED Driver IC）是一種專為發(fā)光二極管（LED）提供?穩(wěn)定電流?并實(shí)現(xiàn)高效、安全驅(qū)動(dòng)的專用集成電路。其核心工作原理基于將輸入電源（交流或直流）轉(zhuǎn)換為適合LED工作的?恒流輸出?，以確保亮度穩(wěn)定、延長壽命并避免熱失控。
恒流驅(qū)動(dòng)必要性?：LED的正向電壓-電流（V/I）特性非常陡峭，且具有?負(fù)溫度系數(shù)?（溫度升高時(shí)導(dǎo)通電壓下降）。若采用恒壓驅(qū)動(dòng)，微小的電壓波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電流大幅變化，進(jìn)而引起亮度不穩(wěn)定甚至燒毀LED。因此，必須采用?恒流驅(qū)動(dòng)??。
工采網(wǎng)代理的韓國GreenChip的GP8100是一款直流線路驅(qū)動(dòng)器IC，設(shè)計(jì)用于滿足較嚴(yán)格的功率效率和PF（功率因數(shù)）要求，可通過添加各種功能來優(yōu)化用于小型PCB空間中的低成本LED照明系統(tǒng)。GP8100不僅提供設(shè)計(jì)高效LED照明系統(tǒng)所需的基本標(biāo)準(zhǔn)功能，還提供其他各種可選功能以滿足LED照明設(shè)計(jì)師的各種需求。
只需一個(gè)橋式二極管和一個(gè)電阻（RCS），即可確保其穩(wěn)定運(yùn)行。由于內(nèi)置的穩(wěn)壓器，它無需外部平滑電解電容器。此外，該電路支持功率、總諧波失真（THD）、功率補(bǔ)償、過壓保護(hù)（OVP）、線性調(diào)光(0-10V調(diào)光）和晶閘管調(diào)光功能。通過使用外部功率MOSFET（GVH TR），可以設(shè)計(jì)出具有較少外部組件且在高功率下保持穩(wěn)定熱設(shè)計(jì)的電路，這些MOSFET由Greenchip提供。
可以根據(jù)系統(tǒng)規(guī)格輕松添加控制電路。如果設(shè)計(jì)者希望進(jìn)一步降低總諧波失真（THD），減少輸入電壓波動(dòng)引起的功率變化，或添加調(diào)光電路，這些功能可以通過較少的外部組件實(shí)現(xiàn)。此外，其功率可以分配給外部的MOSFET。為了防止溫度過高，可以將Greenchip提供的GHV TR與IC內(nèi)部的TR并聯(lián)，這不僅能夠防止IC過熱和故障，還能幫助設(shè)計(jì)出比單個(gè)IC具有更高輸入功率容量的系統(tǒng)。
展開 9 鈦絲驅(qū)動(dòng)技術(shù)（NiTiDrivetech）--電路驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)(上)
鈦絲驅(qū)動(dòng)技術(shù)（NiTiDrivetech）的可靠性設(shè)計(jì)
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態(tài)記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經(jīng)過多道工序制成的絲，財(cái)哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅(qū)動(dòng)鈦絲發(fā)生運(yùn)動(dòng)。相比于傳統(tǒng)的電機(jī)、電磁鐵動(dòng)力，鈦絲是一種新型的動(dòng)力元件。鈦絲驅(qū)動(dòng)技術(shù)（nitidrivetech）目前已經(jīng)在航空航天、醫(yī)療、無人機(jī)、手機(jī)、汽車、機(jī)器人等科技領(lǐng)域投入使用。
本文通過公開分享、科普鈦絲驅(qū)動(dòng)技術(shù)的可靠性設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，方便大家在機(jī)械電子工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域快速有效地轉(zhuǎn)化為科技成果。
九、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)（上）
驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)方案較多，在結(jié)合不同的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和大家各自的產(chǎn)品現(xiàn)有條件下，選擇合適自己的驅(qū)動(dòng)方案很重要。財(cái)哥整理了一下以往用過的一部分案例給大家一一舉例。
1 .【供電系統(tǒng)的配置】
在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路之前，我們首先要分析供電系統(tǒng)配置的極限情況下，是否滿足鈦絲的驅(qū)動(dòng)條件。
我們可以參考焦耳定律的基本公式：Q=I2Rt=UIt
分別對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的鈦絲長度、驅(qū)動(dòng)響應(yīng)時(shí)間、驅(qū)動(dòng)環(huán)境溫度因素。
（1）鈦絲的長度越長，供電系統(tǒng)所需電壓要求越高。
（2）驅(qū)動(dòng)響應(yīng)時(shí)間要求越高，供電系統(tǒng)所需電壓和電流要求越大。
（3）驅(qū)動(dòng)環(huán)境溫度越低，供電系統(tǒng)所消耗的功越多。
這三個(gè)基礎(chǔ)因素，決定了供電系統(tǒng)的電壓和電流上限的配置。
展開 10鈦絲驅(qū)動(dòng)技術(shù)（NiTiDrivetech）-電路驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)(下)
鈦絲驅(qū)動(dòng)技術(shù)（NiTiDrivetech）的可靠性設(shè)計(jì)
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態(tài)記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經(jīng)過多道工序制成的絲，財(cái)哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅(qū)動(dòng)鈦絲發(fā)生運(yùn)動(dòng)。相比于傳統(tǒng)的電機(jī)、電磁鐵動(dòng)力，鈦絲是一種新型的動(dòng)力元件。鈦絲驅(qū)動(dòng)技術(shù)（nitidrivetech）目前已經(jīng)在航空航天、醫(yī)療、無人機(jī)、手機(jī)、汽車、機(jī)器人等科技領(lǐng)域投入使用。
本文通過公開分享、科普鈦絲驅(qū)動(dòng)技術(shù)的可靠性設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，方便大家在機(jī)械電子工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域快速有效地轉(zhuǎn)化為科技成果。
九、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)（下）
續(xù)接上篇，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)方案除了上篇說到行程開關(guān)驅(qū)動(dòng)控制、恒壓驅(qū)動(dòng)控制、恒流驅(qū)動(dòng)控制、恒功驅(qū)動(dòng)控制外，進(jìn)一步還有驅(qū)動(dòng)保持控制、環(huán)境溫度的補(bǔ)償設(shè)計(jì)、溫度閉環(huán)控制設(shè)計(jì)、任意定位驅(qū)動(dòng)控制、矩陣式驅(qū)動(dòng)控制等。
在講解前，我們需要引入軟件設(shè)計(jì)控制中的一個(gè)常見的設(shè)計(jì)應(yīng)用：PWM驅(qū)動(dòng)，電子工程師和軟件工程師都非常熟悉這個(gè)驅(qū)動(dòng)模式。
本文中提及的各種參數(shù)均為案例舉例，不是實(shí)際參考數(shù)據(jù)。
另外財(cái)哥在前面的計(jì)算列表中的Q驅(qū)動(dòng)=Q加熱功+Q散熱，在EXCEL的計(jì)算公式中寫成了Q驅(qū)動(dòng)=J加熱+Q散熱，所以導(dǎo)致了前面參數(shù)列表部分?jǐn)?shù)據(jù)錯(cuò)誤，可能給大家造成的困擾，請(qǐng)見諒。
6.【驅(qū)動(dòng)保持控制】
有些產(chǎn)品的功能要求我們的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)后，還要保持驅(qū)動(dòng)后的狀態(tài)。此時(shí)，需要在我們?cè)诤愎?em>驅(qū)動(dòng)電路方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步做軟件設(shè)計(jì)。
工作原理：
驅(qū)動(dòng)保持控制的兩個(gè)步驟：
1)恒功驅(qū)動(dòng)，我們通過熱功方程計(jì)算結(jié)果并對(duì)鈦絲通電驅(qū)動(dòng)，讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成執(zhí)行動(dòng)作。
展開 驅(qū)動(dòng)鈦絲（SMA）的可靠性設(shè)計(jì)（8）鈦絲的驅(qū)動(dòng)電路控制（上）
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態(tài)記憶合金、鈦鎳記憶合金，它是由Ti（鈦）-Ni（鎳）材料組成，經(jīng)過多道工序制成的絲，我們簡稱鈦絲，可以通過電路驅(qū)動(dòng)鈦絲發(fā)生運(yùn)動(dòng)。
相比于傳統(tǒng)的電機(jī)、電磁鐵動(dòng)力，鈦絲是一種新型的動(dòng)力元件。
鈦絲驅(qū)動(dòng)技術(shù)目前已經(jīng)在航空航天、洲際導(dǎo)彈、無人機(jī)、手機(jī)、汽車、機(jī)器人等科技領(lǐng)域投入使用。
本文通過分享、普及鈦絲驅(qū)動(dòng)技術(shù)的可靠性設(shè)計(jì)，方便大家在機(jī)械電子工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域快速有效的轉(zhuǎn)化為科技成果。
第8節(jié) 【鈦絲的驅(qū)動(dòng)電路控制（上）】
前面3-7節(jié)基本上講述了驅(qū)動(dòng)鈦絲（SMA）在機(jī)械結(jié)構(gòu)層面的可靠性相關(guān)的設(shè)計(jì)，接下來，我們將圍繞著驅(qū)動(dòng)鈦絲（SMA）在電路設(shè)計(jì)和軟件控制方面進(jìn)一步的闡述。
1 .【供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)】
在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路之前，我們首先要考慮我們的產(chǎn)品的供電系統(tǒng)是否滿足我們的驅(qū)動(dòng)條件。我們回顧一下第一節(jié)中提到的《表4鈦絲直線位移響應(yīng)時(shí)間/電流基礎(chǔ)參數(shù)表》
鈦絲的驅(qū)動(dòng)響應(yīng)時(shí)間需求，決定供電系統(tǒng)的電壓和電流上限的配置。
例如：規(guī)格：?0.15mm，長度100mm的鈦絲
我們產(chǎn)品需求的響應(yīng)是0.5S的時(shí)候，我們的供電系統(tǒng)需要提供U>2.63V，I>581mA
當(dāng)產(chǎn)品需求的響應(yīng)是0.1S的時(shí)候，我們的供電系統(tǒng)需要提供U>5.88V，I>1298mA
這里要注意需要重點(diǎn)關(guān)注供電系統(tǒng)的電壓范圍，為了保證我們的產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)的可靠性，必須保證供電系統(tǒng)的電壓下限滿足我們驅(qū)動(dòng)的需求。
例如：我們需求的鈦絲驅(qū)動(dòng)電壓最小是2.63V時(shí)，選擇的鋰電池標(biāo)稱電壓3.7V，但鋰電池的實(shí)際電壓有的是3V-4.2V，有的是2.5V-4.2V，為了保證可靠性，就需要選擇3V-4.2V這種。
2 .
展開 
驅(qū)動(dòng)鈦絲（SMA）的可靠性設(shè)計(jì)（9）鈦絲的驅(qū)動(dòng)電路控制（下）
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態(tài)記憶合金、鈦鎳記憶合金，它是由Ti（鈦）-Ni（鎳）材料組成，經(jīng)過多道工序制成的絲，我們簡稱鈦絲，可以通過電路驅(qū)動(dòng)鈦絲發(fā)生運(yùn)動(dòng)。相比于傳統(tǒng)的電機(jī)、電磁鐵動(dòng)力，鈦絲是一種新型的動(dòng)力元件。鈦絲驅(qū)動(dòng)技術(shù)目前已經(jīng)在航空航天、洲際導(dǎo)彈、無人機(jī)、手機(jī)、汽車、機(jī)器人等科技領(lǐng)域投入使用。
本文通過分享、普及鈦絲驅(qū)動(dòng)技術(shù)的可靠性設(shè)計(jì)，方便大家在機(jī)械電子工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域快速有效的轉(zhuǎn)化為科技成果。
第9節(jié) 【鈦絲的驅(qū)動(dòng)電路控制（下）】
本節(jié)要說的是驅(qū)動(dòng)鈦絲電路控制的【驅(qū)動(dòng)保持控制】、【環(huán)境溫度的補(bǔ)償設(shè)計(jì)】、【溫度閉環(huán)控制設(shè)計(jì)】、【任意定位驅(qū)動(dòng)控制】、【矩陣式驅(qū)動(dòng)控制】。
在講解前，我們需要引入軟件設(shè)計(jì)控制中的一個(gè)常見的設(shè)計(jì)應(yīng)用：PWM驅(qū)動(dòng)，電子工程師和軟件工程師都非常熟悉這個(gè)驅(qū)動(dòng)模式。
本文中提及的電流參數(shù)，均表示PWM驅(qū)動(dòng)時(shí)的電流平均值或有效值。
6.【驅(qū)動(dòng)保持控制】
有些產(chǎn)品的功能要求我們的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)后，還要保持驅(qū)動(dòng)后的狀態(tài)，此時(shí)，需要在我們?cè)谏弦还?jié)提到的恒功驅(qū)動(dòng)電路方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步做軟件設(shè)計(jì)。
工作原理：
驅(qū)動(dòng)保持控制的兩個(gè)步驟：
1)恒功驅(qū)動(dòng)，參考《表1鈦絲位移形變熱功方程模擬計(jì)算表》對(duì)鈦絲通電驅(qū)動(dòng)，讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成執(zhí)行動(dòng)作。
2)驅(qū)動(dòng)保持，根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際的結(jié)構(gòu)空間情況，計(jì)算或測(cè)量溫度的損失，做溫度補(bǔ)償電流控制，使其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)的鈦絲的溫度始終維持在100°，波動(dòng)區(qū)間在10°的范圍。
例如規(guī)格：?0.15mm，長度100mm的鈦絲，從環(huán)境溫度20°，通過0.5S的響應(yīng)時(shí)間，達(dá)到驅(qū)動(dòng)溫度100°，帶入Q=cm(t?t0)。我們得到需要的驅(qū)動(dòng)電流是 581mA，這個(gè)時(shí)候我們的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成了第一步的驅(qū)動(dòng)執(zhí)行動(dòng)作。
展開 干貨 | 高頻電路不穩(wěn)定？教你從零實(shí)戰(zhàn)小功率開關(guān)電源設(shè)計(jì)
本章節(jié)以實(shí)用小型電源的設(shè)計(jì)為例，說明電源設(shè)計(jì)的方法。控制電路形式為它激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關(guān)頻率的選擇決定了變換器的特性。開關(guān)頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關(guān)損耗、門極驅(qū)動(dòng)損耗、輸出整流管的損耗會(huì)越來越突出，對(duì)磁性材料的選擇和參數(shù)設(shè)計(jì)的要求也會(huì)越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數(shù)對(duì)線路的影響程度難以預(yù)料，整個(gè)電路的穩(wěn)定性、運(yùn)行特性以及系統(tǒng)的調(diào)試會(huì)比較困難。在本電源中，選定工作頻率為85 kHz。
01
電源設(shè)計(jì)指標(biāo)
小型電源輸入、 輸出參數(shù)如下：
輸入電壓：AC 110/220 V；
輸入電壓變動(dòng)范圍：90～240 V；
輸入頻率：50/60 Hz；
輸出電壓：12 V；
輸出電流：2.5 A。
02
電路結(jié)構(gòu)的選擇
小功率開關(guān)電源可以采用單端反激式或者單端正激式電路，使電源結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低。
展開 碳化硅功率晶體的設(shè)計(jì)發(fā)展及驅(qū)動(dòng)電壓限制
(a)
(b)
圖8 (a)正極性驅(qū)動(dòng)電壓準(zhǔn)位 (b)負(fù)極性驅(qū)動(dòng)電壓準(zhǔn)位與門極閾值電壓漂移大小關(guān)系
為了避免碳化硅功率晶體的門極閾值電壓在長時(shí)間的使用之下，產(chǎn)生過高的門極閾值電壓漂移，原則上，必須遵照資料手冊(cè)的建議值來使用及確認(rèn)功率晶體的門極電壓值。如圖9所示，為了不造成碳化硅功率晶體的門極電壓大幅度漂移，針對(duì)其驅(qū)動(dòng)電壓的建議值及最大可以接受的電壓峰值，其中，值得注意的是，門極電壓的測(cè)量結(jié)果應(yīng)該盡量排除封裝引腳的影響。
圖9 碳化硅功率晶體的驅(qū)動(dòng)電壓限制值
綜上所述，目前碳化硅功率晶體的發(fā)展主要在于幾個(gè)方向：1.降低單位晶粒面積下的通態(tài)電阻；2.提高功率晶體門極可靠度3.在不影響驅(qū)動(dòng)位準(zhǔn)的大前提下降低驅(qū)動(dòng)電壓位準(zhǔn)。這些設(shè)計(jì)上的挑戰(zhàn)，都由碳化硅功率晶體的設(shè)計(jì)者來構(gòu)思及突破，而主流的碳化硅功率晶體在結(jié)構(gòu)上分為兩大類，平面式及溝槽式的碳化硅功率晶體，平面式的碳化硅功率晶體受限于晶體缺陷及電子遷移速度，大多采用較低的臨界門極電壓，并建議在橋式電路中采用負(fù)電壓截止驅(qū)動(dòng)電路 ，用以減少在橋式電路中功率晶體交互驅(qū)動(dòng)時(shí)可能產(chǎn)生的可能的誤導(dǎo)通；反之溝槽式的碳化硅功率晶體，采用具有較高電子遷移速度的晶體平面做為通道，可以設(shè)計(jì)較高的臨界門極電壓，并且不需要任何的負(fù)電壓截止驅(qū)動(dòng)電路。對(duì)于碳化硅功率晶體的用戶而言，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)相對(duì)簡單，只需要提高驅(qū)動(dòng)電壓到合適的電壓值，就能夠享受碳化硅功率晶體帶來的優(yōu)點(diǎn)。
展開 干貨｜高頻電路不穩(wěn)定？教你從零實(shí)戰(zhàn)小功率開關(guān)電源設(shè)計(jì)
本章節(jié)以實(shí)用小型電源的設(shè)計(jì)為例，說明電源設(shè)計(jì)的方法。控制電路形式為它激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關(guān)頻率的選擇決定了變換器的特性。開關(guān)頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關(guān)損耗、門極驅(qū)動(dòng)損耗、輸出整流管的損耗會(huì)越來越突出，對(duì)磁性材料的選擇和參數(shù)設(shè)計(jì)的要求也會(huì)越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數(shù)對(duì)線路的影響程度難以預(yù)料，整個(gè)電路的穩(wěn)定性、運(yùn)行特性以及系統(tǒng)的調(diào)試會(huì)比較困難。在本電源中，選定工作頻率為85 kHz。
01
電源設(shè)計(jì)指標(biāo)
小型電源輸入、 輸出參數(shù)如下：
輸入電壓：AC 110/220 V；
輸入電壓變動(dòng)范圍：90～240 V；
輸入頻率：50/60 Hz；
輸出電壓：12 V；
輸出電流：2.5 A。
02
電路結(jié)構(gòu)的選擇
小功率開關(guān)電源可以采用單端反激式或者單端正激式電路，使電源結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低。
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本文以實(shí)用小型電源的設(shè)計(jì)為例，說明電源設(shè)計(jì)的方法。控制電路形式為它激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關(guān)頻率的選擇決定了變換器的特性。開關(guān)頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關(guān)損耗、門極驅(qū)動(dòng)損耗、輸出整流管的損耗會(huì)越來越突出，對(duì)磁性材料的選擇和參數(shù)設(shè)計(jì)的要求也會(huì)越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數(shù)對(duì)線路的影響程度難以預(yù)料，整個(gè)電路的穩(wěn)定性、運(yùn)行特性以及系統(tǒng)的調(diào)試會(huì)比較困難。在本電源中，選定工作頻率為85 kHz。
01
電源設(shè)計(jì)指標(biāo)
小型電源輸入、 輸出參數(shù)如下：
輸入電壓：AC 110/220 V；
輸入電壓變動(dòng)范圍：90～240 V；
輸入頻率：50/60 Hz；
輸出電壓：12 V；
輸出電流：2.5 A。
02
電路結(jié)構(gòu)的選擇
小功率開關(guān)電源可以采用單端反激式或者單端正激式電路，使電源結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低。
展開 干貨｜大神分享mos管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
對(duì)于開關(guān)電源來說，驅(qū)動(dòng)電路作為控制電路和功率電路的接口，其作用至關(guān)重要，本文就將詳細(xì)探討開關(guān)電源的驅(qū)動(dòng)電路的參數(shù)設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)芯片的選型。
常用的mos管驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過圖騰柱放大后，經(jīng)過一個(gè)驅(qū)動(dòng)電阻Rg給mos管驅(qū)動(dòng)。其中Lk是驅(qū)動(dòng)回路的感抗，一般包含mos管引腳的感抗，PCB走線的感抗等。在現(xiàn)在很多的應(yīng)用中，用于放大驅(qū)動(dòng)信號(hào)的圖騰柱本身也是封裝在專門的驅(qū)動(dòng)芯片中。本文要回答的問題就是對(duì)于一個(gè)確定的功率管，如何合理地設(shè)計(jì)其對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路（如驅(qū)動(dòng)電阻阻值的計(jì)算，驅(qū)動(dòng)芯片的選型等等）。
圖1：常用的mos管驅(qū)動(dòng)電路
注1：圖中的Rpd為mos管柵源極的下拉電阻，其作用是為了給mos管柵極積累的電荷提供泄放回路，一般取值在10k~幾十k這一數(shù)量級(jí)。由于該電阻阻值較大，對(duì)于mos管的開關(guān)瞬態(tài)工作情況基本沒有影響，因此在后文分析mos的開關(guān)瞬態(tài)時(shí)，均忽略Rpd的影響。
注2：Cgd，Cgs ，Cds為mos管的三個(gè)寄生電容，在考慮mos管開關(guān)瞬態(tài)時(shí)，這三個(gè)電容的影響至關(guān)重要。
1、驅(qū)動(dòng)電阻的計(jì)算
1.1、驅(qū)動(dòng)電阻的下限值
驅(qū)動(dòng)電阻下限值的計(jì)算原則為：驅(qū)動(dòng)電阻必須在驅(qū)動(dòng)回路中提供足夠的阻尼，來阻尼mos開通瞬間驅(qū)動(dòng)電流的震蕩。
圖2 mos開通時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流
當(dāng)mos開通瞬間，Vcc通過驅(qū)動(dòng)電阻給Cgs充電，如圖2所示（忽略Rpd的影響）。
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它的主回路實(shí)際上是一個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓電源，利用頻率-電壓變換器，將驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率轉(zhuǎn)換成直流電平，并用此電平去控制開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸入，這就構(gòu)成了具有頻率反饋的功率驅(qū)動(dòng)接口。
6.集成功率驅(qū)動(dòng)接口
目前已有多種用于小功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的集成功率驅(qū)動(dòng)接口電路可供選用。
L298芯片是一種H橋式驅(qū)動(dòng)器，它設(shè)計(jì)成接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，可用來驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。H橋可承受46V電壓，相電流高達(dá)2.5A。L298（或XQ298，SGS298）的邏輯電路使用5V電源，功放級(jí)使用5~46V電壓，下橋發(fā)射極均單獨(dú)引出，以便接入電流取樣電阻。L298（等）采用15腳雙列直插小瓦數(shù)式封裝，工業(yè)品等級(jí)。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7所示。H橋驅(qū)動(dòng)的主要特點(diǎn)是能夠?qū)﹄姍C(jī)繞組進(jìn)行正、反兩個(gè)方向通電。L298特別適用于對(duì)二相或四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。{{分頁}}
與L298類似的電路還有TER公司的3717，它是單H橋電路。SGS公司的SG3635則是單橋臂電路，IR公司的IR2130則是三相橋電路，Allegro公司則有A2916、A3953等小功率驅(qū)動(dòng)模塊。
圖8是使用L297（環(huán)形分配器專用芯片）和L298構(gòu)成的具有恒流斬波功能的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的性能比較及電路實(shí)例
1、性能比較
比較上述驅(qū)動(dòng)電路的
基本性能可概括如下。
（1）單極性驅(qū)動(dòng)電路：這里指單電源、單極性驅(qū)動(dòng)電路，每相只用一只功率管。線路簡單、成本低，但效率也低，啟動(dòng)和運(yùn)行頻率均不高。現(xiàn)常用來驅(qū)動(dòng)小功率步進(jìn)電機(jī)。
（2）雙極性驅(qū)動(dòng)電路：線路復(fù)雜，效率高。常用來驅(qū)動(dòng)永磁式電機(jī)、混合式電機(jī)或大功率電機(jī)。
（3）高低壓驅(qū)動(dòng)電路：線路較簡單。雙電源，每相需要兩只功率管。效率較高，啟動(dòng)和運(yùn)行頻率比單極性電路高。
（4）斬波驅(qū)動(dòng)電路：雙電源成高壓單電源。
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SAR ADC驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)有點(diǎn)難？掌握了這些要點(diǎn)，讓你事半功倍！
這意味著，RC電路中的電阻值可以比傳統(tǒng)SAR設(shè)計(jì)大10倍。
圖9：AD4000高阻抗模式和普通模式對(duì)輸入電流的影響（圖片來源：ADI）
在慢速應(yīng)用中（信號(hào)帶寬<10 kHz），高阻抗輸入帶來較低的輸入電流，我們可以用較低截止頻率的RC電路，低功率和帶寬的精密放大器來驅(qū)動(dòng)ADC，消除了使用專用高速ADC驅(qū)動(dòng)器的必要性，從而降低功耗、尺寸和成本。
精密ADC驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)工具
如果你覺得上面SAR ADC驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)很麻煩，也可以使用ADI精密ADC驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)工具。你這樣一來，你就可以根據(jù)不同的參數(shù)來模擬仿真，從而縮短精密ADC驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)的時(shí)間。
圖10：ADI 精密ADC驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)工具 (圖片來源：ADI)
本文小結(jié)
SAR ADC是一個(gè)非常常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)往往是SAR ADC設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)。理解SAR ADC原理。對(duì)于SAR ADC，RC電路、驅(qū)動(dòng)電路（放大器），我們往往需要放在一起綜合考慮。了解每部分的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，使用適當(dāng)?shù)墓ぞ撸苁掳牍Ρ丁?/span>
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由此我們可以知道，如果想在更短的時(shí)間內(nèi)把GS電壓拉高或者拉低，就要給MOS管柵極更大的瞬間驅(qū)動(dòng)電流。
大家常用的PWM芯片輸出直接驅(qū)動(dòng)MOS或者用三極管放大后再驅(qū)動(dòng)MOS的方法，其實(shí)在瞬間驅(qū)動(dòng)電流這塊是有很大缺陷的，比較好的方法是使用專用的MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片。
MOS驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)需要注意的地方：
因?yàn)?em>驅(qū)動(dòng)線路走線會(huì)有寄生電感，而寄生電感和MOS管的結(jié)電容會(huì)組成一個(gè)LC振蕩電路，如果直接把驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端接到MOS管柵極的話，在PWM波的上升下降沿會(huì)產(chǎn)生很大的震蕩，導(dǎo)致MOS管急劇發(fā)熱甚至爆炸，一般的解決方法是在柵極串聯(lián)10歐左右的電阻，降低LC振蕩電路的Q值，使震蕩迅速衰減掉。
因?yàn)镸OS管柵極高輸入阻抗的特性，一點(diǎn)點(diǎn)靜電或者干擾都可能導(dǎo)致MOS管誤導(dǎo)通，所以建議在MOS管G極和S極之間并聯(lián)一個(gè)10K的電阻以降低輸入阻抗。
如果擔(dān)心附近功率線路上的干擾耦合過來產(chǎn)生瞬間高壓擊穿MOS管的話，可以在GS之間再并聯(lián)一個(gè)18V左右的TVS瞬態(tài)抑制二極管。
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如果擔(dān)心附近功率線路上的干擾耦合過來產(chǎn)生瞬間高壓擊穿MOS管的話，可以在GS之間再并聯(lián)一個(gè)18V左右的TVS瞬態(tài)抑制二極管。
TVS可以認(rèn)為是一個(gè)反應(yīng)速度很快的穩(wěn)壓管，其瞬間可以承受的功率高達(dá)幾百至上千瓦，可以用來吸收瞬間的干擾脈沖。
MOS管驅(qū)動(dòng)電路參考
MOS管驅(qū)動(dòng)電路的布線設(shè)計(jì)
MOS管驅(qū)動(dòng)線路的環(huán)路面積要盡可能小，否則可能會(huì)引入外來的電磁干擾。
驅(qū)動(dòng)芯片的旁路電容要盡量靠近驅(qū)動(dòng)芯片的VCC和GND引腳，否則走線的電感會(huì)很大程度上影響芯片的瞬間輸出電流。
常見的MOS管驅(qū)動(dòng)波形
如果出現(xiàn)了這樣圓不溜秋的波形就等著核爆吧。有很大一部分時(shí)間管子都工作在線性區(qū)，損耗極其巨大。
一般這種情況是布線太長電感太大，柵極電阻都救不了你，只能重新畫板子。
高頻振鈴嚴(yán)重的毀容方波。
在上升下降沿震蕩嚴(yán)重，這種情況管子一般瞬間死掉，跟上一個(gè)情況差不多，進(jìn)線性區(qū)。
原因也類似，主要是布線的問題。又胖又圓的肥豬波。
上升下降沿極其緩慢，這是因?yàn)樽杩共黄ヅ鋵?dǎo)致的。
芯片驅(qū)動(dòng)能力太差或者柵極電阻太大。
果斷換大電流的驅(qū)動(dòng)芯片，柵極電阻往小調(diào)調(diào)就OK了。
打腫臉充正弦的生于方波他們家的三角波。
驅(qū)動(dòng)電路阻抗超大發(fā)了。此乃管子必殺波。解決方法同上。
大眾臉型，人見人愛的方波。
高低電平分明，電平這時(shí)候可以叫電平了，因?yàn)樗健＿呇囟盖停_關(guān)速度快，損耗很小，略有震蕩，可以接受，管子進(jìn)不了線性區(qū)，強(qiáng)迫癥的話可以適當(dāng)調(diào)大柵極電阻。
展開 步進(jìn)電機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理及方法
[導(dǎo)讀] 步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。
步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。
步進(jìn)電機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì)
1、單片機(jī)的選擇
本次設(shè)計(jì)以CPU選用89C5l作為步進(jìn)電機(jī)的控制芯片．89C51的結(jié)構(gòu)簡單并可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的電擦寫達(dá)幾萬次以上．使用方便等優(yōu)點(diǎn)，而且完全兼容MCS5l系列單片機(jī)的所有功能。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案
1.1單片機(jī)的引腳功能：
（1）VCC（40）：電源+5V。
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