Драйверни интегрални схеми за промишлени и интелигентни устройства

I. Защо драйвер ИС определят стабилността на системата

В реални проекти проблеми като повреждане на платката, прегряване и намаляване на експлоатационния срок често се дължат не на микроконтролерите (MCU) или фърмуера, а на откази в стадия на драйвера.
Драйвер ИС се намират между логиката за управление (MCU) и мощните компоненти (MOSFET, IGBT, LED) — слой, който често се подценява, но е критичен за надеждността на системата.

II. Основни категории драйвер ИС (от инженерна гледна точка)

Интегралните схеми за управление обикновено се класифицират по следния начин:

Интегрални схеми за управление на двигатели за вентилатори, помпи и изпълнителни механизми

Интегрални схеми за управление на затвора за MOSFET и IGBT

Интегрални схеми за управление на LED за осветление и подсветка на дисплеи

Управляващи интегрални схеми с полу- и пълен мост за промишлени силови стъпала

III. Интегрални схеми за управление на двигатели в промишлени и интелигентни приложения

Интегралните схеми за управление на двигатели трябва да осигуряват:

Гладко стартиране и спиране

Точен контрол на тока

Защита от претоварване и прегряване

Модели на интегрални схеми за управление на двигатели, които в момента са в производство:

TI DRV8825, драйвер за стъпков двигател, широко използван в 3D принтери и промишлени актуатори

TI DRV8871, драйвер за постояннотоков двигател, с вграден регулатор на тока и защита

ST L298N, класически двойен H-мост драйвер, от дълго време използван в промишлено и учебно оборудване

Тези драйвери се използват широко в Германия, Италия и Източна Европа, където промишленото оборудване поставя приоритет върху надеждността, а не върху екстремната миниатюризация.

IV. Драйвери за управляващи електроди (Gate Driver ICs): Усилвател на силовите стъпала

В инвертори, силови модули и промишлено управление на двигатели GPIO-портовете на микроконтролера не могат директно да управляват MOSFET или IGBT транзистори.

Функцията на интегралната схема за управление на вратата (Gate Driver IC) е:

Осигуряване на висок пиков ток към вратата

Контрол на скоростта на превключване

Намаляване на загубите при превключване и електромагнитните смущения (EMI)

Модели на интегрални схеми за управление на вратата (Gate Driver IC)

TI UCC27524, едноканален драйвер за нискостранни MOSFET, с висок изходен ток, често използван в промишлени източници на захранване

Infineon IR2110, драйвер за високостранна и нискостранна верига, широко използван в инвертори и ИБП

ON Semiconductor FAN7392, драйвер за полумостови IGBT/мосфети, често използван в промишлени и енергийни системи

Тези компоненти се доставят в големи количества от Индия и Виетнам, където производството на силова електроника продължава да се разширява.

V. Интегрални схеми за управление на LED (LED Driver IC) в осветителни и дисплейни системи

Интегралните схеми за управление на LED фокусират вниманието си върху:

Регулиране на постояннотоковата мощност

Термална защита

Управление на затемняването

Интегрална схема за управление на LED:

TI TPS92512, LED драйвер за автомобилна и промишлена употреба, поддържа широко входно напрежение

ON Semiconductor NCL30060, AC-DC LED драйвер, често използван в захранващи блокове за осветление

ST HVLED001A, високоволтов LED драйвер с постоянно токово регулиране, често използван в промишлено осветление

VI. Случайно проучване: Оптимизация на управлението на промишлени вентилатори

Оригиналната конструкция на вентилаторна система за промишлено оборудване: микроконтролер (MCU) + дискретни MOSFET транзистори, без ограничение на тока, висок процент на откази.

След преизработване с използване на: моторен драйвер DRV8871, интегрирано регулиране на тока и защита от термично изключване.

Резултати: Значително е подобрена продължителността на живота на вентилатора, намалена е честотата на откази на ниво платка и клиентът успешно е изпълнил изискванията за CE сертифициране.

VII. Реалността при набавяне на драйверни ИС

Настоящите характеристики на пазара на драйверни ИС: класическите модели имат дълги жизнени цикли; промишлените клиенти имат ниска готовност да приемат алтернативни решения; поръчките по проекти по-силно подчертават дълбочината на складските запаси и стабилността на сроковете за доставка.

VIII. Заключение: Неподходящият избор на драйверни ИС води до системен отказ

Драйверните ИС са ИС с най-висок риск, но най-лесно пренебрегвани в една система.

Правилният избор директно определя надеждността, продължителността на живота и успеха при получаване на сертификати за системата.