發布日期：2022-04-28 點擊率：60
世界日趨自動化。我們的日常生活，從更智能家庭（AC、照明和大型家用電器）到更輕松、愜意的汽車旅行，都體現出了不斷提高自動化程度的強大主動力。這需要大量的處理器和邏輯器件！但邏輯器件是如何控制所有這些電機、LED 和繼電器的呢？外設、電機和低側驅動器是實現該目標不可或缺的組成部分。您可能已經知道大部分應用中所使用的極其標準的驅動器 — 達林頓晶體管。但隨著我們努力構建更優異的創新解決方案，我覺得有必要問一個問題：我們應如何讓這一標準變得更好？
標準驅動器是什么樣的？
如今，最簡單也是最常見的外設驅動器是達林頓晶體管陣列。這種低側驅動器有助于邏輯器件驅動或控制具有更高電源要求的器件（如圖 1 所示）：
圖 1：達林頓低側驅動器
在當前系統中，設計人員使用包含多個達林頓對的陣列控制完整的系統。這類系統通常可以用支持 TTL 或 5V CMOS 的邏輯器件驅動每通道高達 50V 及 500mA 的器件。當電流要求過高、使用單通道無法驅動時，可將通道并聯，幫助平均分配電流負載（如圖 2 所示）。
圖 2：達林頓陣列驅動器
但是，采用這種架構也有其自身的折中權衡和限制。最大問題之一是，當外設驅動器的大部分（甚至全部）通道都過載時，需要增大電路板尺寸。這隨后需要使用一個附加驅動器來劃分其中的電流需求。另一個缺點是該器件會增加系統功耗。由于堆棧 NPN 晶體管的原因，該器件輸出低側的電壓會增加約 0.7V。現在，該系統的功耗將為：
PD = VOL*IO
PD = (~0.7V + 2?*IO) * Io
如何讓標準更好？
這些折中權衡的一個解決方案是使用 NMOS 晶體管，而非達林頓對。該低側驅動器架構具有更低的功耗，支持從 1.8V 到 5V 的所有 GPIO 電平輸入。
圖 3：NMOS 低側驅動器
該配置允許我們采用一種（和使用達林頓對相同）的方法驅動外設，可顯著降低功耗：
PD = VOL*IO
PD = (2?*IO) * Io
德州儀器 (TI) 最新外設驅動器 TPL7407L 是一款復制這種架構的 7 通道 NMOS 低側驅動器陣列。該器件不僅可幫助我們替代任何標準 7 通道達林頓驅動器，同時還可將功耗保持在標準解決方案以下。此外，該器件還具有更大的電流支持，可實現將更大的電流分配給單通道或比標準器件更少的通道。
圖 4：7 通道 NMOS 低側驅動器
外設驅動技術廣泛用于大型家用電器、HVAC、汽車以及樓宇自動化等高電壓應用。如果您已經擁有或者正在設計將達林頓晶體管陣列用作外設驅動器的系統，那么使用該器件，無需進行大量重復設計便可改進系統。這個簡單的改變能將您的設計帶到全新的高度，使系統性能更加優異！
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