مدارهای مجتمع راننده در تجهیزات صنعتی و هوشمند

الف. چرا آی‌سی‌های راننده تعیین‌کننده پایداری سیستم هستند

در پروژه‌های واقعی، مشکلاتی مانند آسیب دیدن برد، گرم‌شدن بیش از حد و کاهش عمر مفید اغلب ناشی از خرابی‌های مرحله راننده است، نه از ریزپردازنده‌ها (MCU) یا نرم‌افزارهای جاسازی‌شده.
آی‌سی‌های راننده بین منطق کنترل (ریزپردازنده‌ها) و اجزای توان (ترانزیستورهای MOSFET، IGBT و LEDها) قرار دارند — لایه‌ای که اغلب کم‌اهمیت‌ترین تلقی می‌شود، اما برای قابلیت اطمینان سیستم حیاتی است.

ب. دسته‌بندی اصلی آی‌سی‌های راننده (از دیدگاه مهندسی)

آی‌سی‌های درایور عموماً در دسته‌های زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

آی‌سی‌های درایور موتور برای فن‌ها، پمپ‌ها و اجرایی‌ها

آی‌سی‌های درایور گیت برای ترانزیستورهای MOSFET و IGBT

آی‌سی‌های درایور LED برای روشنایی و نور پس‌زمینه نمایشگرها

درایورهای نیم‌پل / پل کامل برای مراحل توان صنعتی

III. آی‌سی‌های درایور موتور در کاربردهای صنعتی و هوشمند

آی‌سی‌های درایور موتور باید اطمینان حاصل کنند که:

راه‌اندازی و توقف نرم

کنترل دقیق جریان

حفاظت در برابر اضافه‌بار و دما

مدل‌های IC راننده موتور که در حال حاضر در خط تولید هستند:

TI DRV8825، راننده موتور گام‌به‌گام، که به‌طور گسترده‌ای در چاپگرهای سه‌بعدی و اکتواتورهای صنعتی استفاده می‌شود

TI DRV8871، راننده موتور جریان مستقیم، با قابلیت تنظیم خودکار جریان و محافظت داخلی

ST L298N، راننده کلاسیک دو پل H، که برای مدت طولانی در تجهیزات صنعتی و آموزشی به‌کار رفته است

این راننده‌ها به‌طور گسترده‌ای در آلمان، ایتالیا و اروپای شرقی مورد استفاده قرار می‌گیرند، جایی که تجهیزات صنعتی بر روی استحکام بیش از کوچک‌سازی افراطی تأکید دارند.

IV. آی‌سی‌های راننده گیت: تقویت‌کنندهٔ مرحله‌های توان

در اینورترها، ماژول‌های توان و کنترل صنعتی موتور، پایه‌های GPIO میکروکنترلر (MCU) قادر به راندن مستقیم ترانزیستورهای MOSFET یا IGBT نیستند.

عملکرد آی‌سی راننده گیت عبارت است از:

تامین جریان گیت با اوج بالا

کنترل سرعت کلیدزنی

کاهش تلفات کلیدزنی و نویز الکترومغناطیسی (EMI)

مدل‌های IC راننده گیت

TI UCC27524، راننده MOSFET تک‌کاناله در سمت پایین، جریان رانش بالا، که معمولاً در منابع تغذیه صنعتی استفاده می‌شود

Infineon IR2110، راننده سمت بالا و سمت پایین، که به‌طور گسترده در اینورترها و سیستم‌های UPS به‌کار می‌رود

ON Semiconductor FAN7392، راننده نیم‌پل IGBT/MOSFET، که معمولاً در سیستم‌های صنعتی و توان به‌کار می‌رود

این قطعات به‌طور گسترده در هند و ویتنام تأمین می‌شوند، جایی که تولید الکترونیک قدرت همچنان در حال گسترش است.

V. ICهای راننده LED در سیستم‌های روشنایی و نمایشگر

ICهای راننده LED بر روی موارد زیر تمرکز دارند:

تنظیم جریان ثابت

حفاظت حرارتی

کنترل کاهش روشنایی

آی‌سی راننده LED:

TI TPS92512، راننده LED برای کاربردهای خودرویی و صنعتی، با پشتیبانی از ولتاژ ورودی گسترده

ON Semiconductor NCL30060، راننده LED AC-DC، معمولاً در منابع تغذیه روشنایی استفاده می‌شود

ST HVLED001A، راننده جریان ثابت با ولتاژ بالا برای LED، معمولاً در روشنایی صنعتی به کار می‌رود

VI. مطالعه موردی: بهینه‌سازی کنترل فن صنعتی

طراحی اولیه سیستم فن برای تجهیزات صنعتی: میکروکنترلر + ترانزیستورهای MOSFET جداگانه، بدون محدودیت جریان، نرخ خرابی بالا.

پس از بازطراحی با استفاده از: راننده موتور DRV8871، تنظیم جریان یکپارچه و قابلیت قطع حرارتی.

نتایج: عمر فن به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافت، نرخ خرابی در سطح برد کاهش یافت و مشتری با موفقیت آزمون CE را پشت سر گذاشت.

VII. واقعیت تأمین تراشه‌های راننده (Driver ICs)

ویژگی‌های فعلی بازار تراشه‌های راننده (Driver IC): مدل‌های کلاسی دارای دوره عمر طولانی هستند؛ مشتریان صنعتی پذیرش پایینی نسبت به راه‌حل‌های جایگزین دارند؛ سفارش‌های مبتنی بر پروژه تأکید بیشتری بر عمق موجودی و زمان‌های تحویل پایدار دارند.

VIII. نتیجه‌گیری: انتخاب نامناسب تراشه‌های راننده (Driver IC) منجر به شکست سیستم می‌شود

تراشه‌های راننده (Driver IC)، بالاترین خطر را در یک سیستم دارند، اما در عین حال آسان‌ترین تراشه‌هایی هستند که از نظر ناظران نادیده گرفته می‌شوند.

انتخاب صحیح به‌طور مستقیم تعیین‌کننده قابلیت اطمینان، عمر سیستم و نرخ موفقیت در فرآیند گواهی‌دهی است.