有刷直流栅极驱动器的演变

　　回望在电子产品领域奋战的20年，我们已走过了漫漫长路。2015年正发布的组件具有无与伦比的精细度和集成度。处理器速度更快，发光二极管（LED）亮度更高，存储器密度更大，每样东西的功耗都更低，并且集成电路（IC）集成了比以往任何时候都多的组件。

　　接下来请看一种最终产品，如现代无人机（图1）。

　　图1：现代无人机

　　是否具备带有源平衡环补偿功能的1080p60摄像头？经核查具备。

　　是否具备四个输出千瓦级功率的速度受控型有刷DC电机？经核查具备。

　　远程千兆赫级数字收发器呢？也不成问题。

　　虽然当您回想电子产品领域取得的进步时最先浮现在脑海中的不是有刷DC电机控制，但该技术也已发展了很多年。有刷电机的出色之处在于它们巧妙的内部构造可采用恒定外部电压来切换电流方向。原始系统甚至只用电池和电源开关就能运行，但那遗漏了一些有用的功能。

　　在几十年前，要打造一种功能齐全的有刷电机驱动器，系统设计人员除了使用多个分立组件外别无选择。这包括一个微控制器、若干栅极驱动器、若干用来构成H桥的继电器或金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、一个检测电阻器、一个用来放大检测电压的运放电路、一个用来测量检测电压的模数转换器（ADC）、一个用于故障保护的熔断器以及大量用于各种目的的无源组件。该方法将允许以下功能：

　　变速功能：H桥可提供开关来对施加到电机的电压进行脉宽调制（PWM），且占空比可直接控制电机速度。

　　双向控制功能：H桥还可让您对具有任一电压极性的电机进行偏置，以便让它能双向旋转。

　　故障保护功能：使用熔断器往往是万不得已时的解决办法，而检测电阻器则可提供一种测量过电流的非破坏性方式。

　　电流控制功能：通过随时禁用H桥，检测电阻器也可用来调节电流。

　　经过多年的发展演变，所有这些功能（及其它功能）已被整合到单片硅板中。这不仅能使IC设计人员在一个封闭式系统里更有效地优化模拟电路，而且还可让您在一个IC里完成您采用分立方式不能完成的工作。例如，成千上万的数字逻辑门可提供串行接口、稳健的击穿保护功能、栅极驱动器电流控制（“IDRIVE”）功能、故障报告功能和低功耗模式。此外，该IC方法还可提供场效应晶体管（FET）VDS检测功能、电源电压监测器和本地温度传感器。最终的结果是：一个独立型芯片占用很小的电路板空间，却能提供高可靠性并使系统设计人员的生活更轻松。

　　这种集成已与模拟工艺技术的进步形成了互补。早在20世纪90年代，TI就设计了一种早期系列的BiCMOS工艺，该工艺采用“最先进的”1μm特征尺寸！从那以后，我们的BiCMOS工艺节点经过了无数次更新换代，直到2015年，该技术可提供密集型数字逻辑、对宽范围电压的支持以及每单位面积RDS（on）非常低的FET。在更先进的节点即将出现之际，上述趋势还在延续。

　　目前有些设计人员仍在大电流应用中采用分立电机电路（以往这样做是出于成本和设计重用的原因）。今年，我们凭借自己的首款全桥栅极驱动器DRV8701解决了这一空间问题。它在成本方面很有竞争力，同时还可提供所有现代IC技术的领先优势。

　　对于较小电流的有刷电机（峰值达3.6A），我们刚刚发布了8引脚DRV8871系列。DRV8871采用突破性技术，无需检测电阻器即可检测并调节电机电流！这可避免与检测电阻器相关的功率损耗、散热、电路板空间和成本问题，现在世界上没有其它器件能与它相媲美。