วงจรรวมควบคุมขับเคลื่อนในอุปกรณ์อุตสาหกรรมและอุปกรณ์อัจฉริยะ

ข้อที่หนึ่ง: เหตุใดไอซีไดรเวอร์จึงเป็นตัวกำหนดความมั่นคงของระบบ

ในโครงการจริง ปัญหาต่าง ๆ เช่น แผงวงจรเสียหาย ความร้อนสูงเกินไป และอายุการใช้งานสั้นลง มักเกิดขึ้นไม่ใช่จากไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) หรือเฟิร์มแวร์ แต่เกิดจากความล้มเหลวของขั้นตอนไดรเวอร์
ไอซีไดรเวอร์ทำหน้าที่เชื่อมต่อระหว่างตรรกะการควบคุม (MCU) กับอุปกรณ์กำลัง (MOSFET, IGBT, LED) — ชั้นที่มักถูกประเมินต่ำเกินไป แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความน่าเชื่อถือของระบบ

ข้อที่สอง: หมวดหมู่หลักของไอซีไดรเวอร์ (มุมมองด้านวิศวกรรม)

ไอซีไดรเวอร์โดยทั่วไปจัดอยู่ในหมวดหมู่ต่อไปนี้:

ไอซีไดรเวอร์มอเตอร์สำหรับพัดลม ปั๊ม และแอคทูเอเตอร์

ไอซีไดรเวอร์เกตสำหรับ MOSFETs และ IGBTs

ไอซีไดรเวอร์ LED สำหรับระบบไฟส่องสว่างและแสงพื้นหลังของจอแสดงผล

ไดรเวอร์แบบ Half-bridge / Full-bridge สำหรับขั้นตอนกำลังอุตสาหกรรม

III. ไอซีไดรเวอร์มอเตอร์ในแอปพลิเคชันอุตสาหกรรมและสมาร์ท

ไอซีไดรเวอร์มอเตอร์ต้องรับประกันว่า:

การสตาร์ทและหยุดทำงานอย่างนุ่มนวล

การควบคุมกระแสไฟฟ้าอย่างแม่นยำ

การป้องกันจากกระแสเกินและอุณหภูมิสูง

รุ่นไอซีไดรเวอร์มอเตอร์ที่ผลิตอยู่ในปัจจุบัน:

TI DRV8825 ไดรเวอร์มอเตอร์สเต็ปเปอร์ ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องพิมพ์ 3 มิติและแอคทูเอเตอร์อุตสาหกรรม

TI DRV8871 ไดรเวอร์มอเตอร์แบบ DC พร้อมระบบควบคุมกระแสไฟฟ้าในตัวและระบบป้องกัน

ST L298N ไดรเวอร์ฮี-บริดจ์แบบคู่รุ่นคลาสสิก ใช้งานมายาวนานในอุปกรณ์อุตสาหกรรมและการศึกษา

ไดรเวอร์เหล่านี้ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในเยอรมนี อิตาลี และยุโรปตะวันออก ซึ่งอุปกรณ์อุตสาหกรรมให้ความสำคัญกับความทนทานมากกว่าการลดขนาดให้เล็กที่สุด

IV. ไอซีไดรเวอร์เกต: ตัวขยายสัญญาณของขั้นตอนกำลัง

ในอินเวอร์เตอร์ โมดูลกำลัง และระบบควบคุมมอเตอร์อุตสาหกรรม เขาไม่สามารถขับ MOSFET หรือ IGBT โดยตรงผ่าน GPIO ของไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) ได้

หน้าที่ของไอซีไดรเวอร์เกตคือ:

จ่ายกระแสขับเกตส์ที่มีค่าสูงสุด

ควบคุมความเร็วในการสลับสถานะ

ลดการสูญเสียพลังงานขณะสลับสถานะและลดสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI)

รุ่นของวงจรรวมไดรเวอร์เกตส์ (Gate Driver IC Models)

TI UCC27524, ไดรเวอร์ MOSFET แบบช่องทางเดียวและต่ำด้าน (low-side), มีกระแสขับสูง ใช้กันอย่างแพร่หลายในแหล่งจ่ายไฟอุตสาหกรรม

Infineon IR2110, ไดรเวอร์แบบด้านสูง (high-side) และด้านต่ำ (low-side), ใช้กันอย่างแพร่หลายในอินเวอร์เตอร์และระบบสำรองไฟฟ้า (UPS)

ON Semiconductor FAN7392, ไดรเวอร์ IGBT/MOSFET แบบครึ่งสะพาน (Half-bridge), ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอุตสาหกรรมและระบบจ่ายกำลัง

ชิ้นส่วนเหล่านี้มีการจัดซื้ออย่างเข้มข้นในอินเดียและเวียดนาม ซึ่งอุตสาหกรรมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังขยายตัวอย่างต่อเนื่อง

V. วงจรรวมไดรเวอร์ LED สำหรับระบบให้แสงสว่างและจอแสดงผล

วงจรรวมไดรเวอร์ LED มุ่งเน้นไปที่:

การควบคุมกระแสคงที่

การป้องกันความร้อน

การควบคุมความสว่าง

ไอซีไดรเวอร์ LED:

TI TPS92512 ไดรเวอร์ LED สำหรับยานยนต์และอุตสาหกรรม รองรับแรงดันขาเข้ากว้าง

ON Semiconductor NCL30060 ไดรเวอร์ LED แบบ AC-DC ที่ใช้กันทั่วไปในแหล่งจ่ายไฟสำหรับระบบให้แสงสว่าง

ST HVLED001A ไดรเวอร์ LED กระแสคงที่แรงดันสูง ที่ใช้กันทั่วไปในระบบให้แสงสว่างเชิงอุตสาหกรรม

VI. กรณีศึกษา: การเพิ่มประสิทธิภาพการควบคุมพัดลมอุตสาหกรรม

การออกแบบระบบพัดลมเดิมสำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรม: ไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) พร้อม MOSFET แบบแยกชิ้น ส่วน ไม่มีการจำกัดกระแส ทำให้อัตราการเสียหายสูง

หลังการปรับปรุงใหม่โดยใช้: ไดรเวอร์มอเตอร์ DRV8871 ที่มีฟังก์ชันควบคุมกระแสในตัว และการป้องกันการหยุดทำงานเนื่องจากความร้อนสูง

ผลลัพธ์: อายุการใช้งานของพัดลมเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ อัตราการเสียหายของบอร์ดลดลง และลูกค้าประสบความสำเร็จในการผ่านการทดสอบมาตรฐาน CE

VII. ความเป็นจริงในการจัดหาไดรเวอร์ IC

ลักษณะปัจจุบันของตลาดไดรเวอร์ IC: โมเดลแบบคลาสสิกมีรอบอายุการใช้งานยาวนาน; ลูกค้าภาคอุตสาหกรรมยอมรับทางเลือกอื่นๆ ได้ในระดับต่ำ; คำสั่งซื้อแบบโครงการให้ความสำคัญมากขึ้นกับความลึกของสต๊อกสินค้าและความสม่ำเสมอของเวลาจัดส่ง

VIII. สรุป: การเลือกไดรเวอร์ IC ที่ไม่เหมาะสมนำไปสู่ความล้มเหลวของระบบ

ไดรเวอร์ IC เป็นไอซีที่มีความเสี่ยงสูงที่สุดแต่มักถูกมองข้ามได้ง่ายที่สุดในระบบ

การเลือกอย่างเหมาะสมโดยตรงจะกำหนดความน่าเชื่อถือ ระยะเวลาระหว่างการใช้งาน และอัตราความสำเร็จในการรับรองของระบบ