PWM控制螺線管驅(qū)動能玩出怎樣的效果？

所有電源系統(tǒng)的目的都無外乎維持高水平的連續(xù)供電能力，并在出現(xiàn)非正常工況時，盡可能減低其影響與斷電時間。通常為了保護電源避免受到人為或非人為的損害，會使用一些設(shè)備來保護電氣設(shè)備，比如螺線管，繼電器。這一類接電裝置通過線圈通電，連接受保護設(shè)備的電源。

螺線管線圈想必大家都不陌生，它通過電磁感應(yīng)來工作。對于如何驅(qū)動螺線管，其實電壓驅(qū)動和電流驅(qū)動都是可行的，只是如果選擇電壓驅(qū)動需要額外進行超裕度設(shè)計。因此對于絕大多數(shù)螺線管器件來說，電流驅(qū)動可能是更好的一種驅(qū)動方式。

最為傳統(tǒng)的驅(qū)動螺線管方式是通過MCU的GPIO來驅(qū)動。這種方式到現(xiàn)在已經(jīng)不太有驅(qū)動系統(tǒng)會采用了，目前一般使用PWM，通過占空比控制電流這種驅(qū)動方式，較之傳統(tǒng)方式，該驅(qū)動方式在功耗上會更勝一籌，也是目前主流驅(qū)動芯片廠商普遍采用的螺線管驅(qū)動方式，很多廠商已經(jīng)不做最傳統(tǒng)的驅(qū)動方式了，畢竟功耗確實是高太多。

TI螺線管驅(qū)動芯片

TI就是完全摒棄了基于MCU的GPIO驅(qū)動這種方式，目前TI的螺線管驅(qū)動僅支持PWM模式，同時具有故障診斷選項的串行控制。TI意圖通過使用單個器件來處理多個繼電器，螺線管這些接電裝置。

DRV8860就是串行控制下具有開路負載檢測功能的四螺線管驅(qū)動，嚴格上來說它屬于8通道低邊驅(qū)動器，有8個具有過流保護功能的N MOSFET。首先它可以配置100%的占空比輸出時間，并可以配置PWM占空比，也就是我們上面所說的通過PWM，改變PWM占空比來控制電流驅(qū)動。

DRV8860的一個特色就是電流驅(qū)動能力強且持久。上面提到，它屬于8通道的驅(qū)動，在單通道PW和PWP下的電流能力為560mA，8通道全開PW為200mA，PWP為330mA，而且還可以并聯(lián)配置。電流驅(qū)動能力隨著PWM占空比的降低而增加。

除了在DRV8860上通過一個串口來控制輸出，也可通過串口來配置加電時間和保持PWM占空比。這種功能能做到比傳統(tǒng)的始終開啟解決方案更低的運行溫度。穩(wěn)定高效的電流能力以及更低的功耗，這也是為何TI放棄傳統(tǒng)驅(qū)動方式只做PWM螺線管驅(qū)動的原因。

NXP螺線管驅(qū)動芯片

NXP的PT2001不同于TI的DRV8860屬于低邊驅(qū)動器，它是用于精密螺線管控制應(yīng)用的可編程柵極驅(qū)動器。PT2001集成了四個用于控制的微核、五個外部MOSFET高側(cè)預(yù)驅(qū)動器、七個外部MOSFET低側(cè)預(yù)驅(qū)動器、一個DC-DC轉(zhuǎn)換器。

PT2001可編程的體系結(jié)構(gòu)擁有極高的靈活度，通過四個經(jīng)過優(yōu)化專用微處理器內(nèi)核控制功率MOSFET，延遲時間短。這種高靈活度也必然讓該驅(qū)動IC有著很高的集成度，在接口設(shè)計上PT2001都是盡可能減少外部組件。

在電氣性能上，PT2001的預(yù)驅(qū)動電壓高達72V。在五個外部MOSFET高側(cè)預(yù)驅(qū)動器上，有高達100 KHz的驅(qū)動PWM能力，七個外部MOSFET低側(cè)預(yù)驅(qū)動器上也有同樣高的PWM驅(qū)動能力。PT2001的可編程微內(nèi)核可以實現(xiàn)靈活的電流管理，并對螺線管參數(shù)進行并行和獨立的控制，這是一個很有特色的地方。

iC-Haus螺線管驅(qū)動芯片

iC-Haus螺線管驅(qū)動最大的優(yōu)勢—降低功耗。iC-Haus螺線管驅(qū)動器芯片能降低繼電器和電磁閥最多50%的功耗。

iC-Haus螺線管驅(qū)動系列均采用了PWM模式的螺線管驅(qū)動，有iC-GE和iC-JE兩個大系列。GE系列里有寬電壓和普通電壓兩個型號。既然說到iC-Haus最厲害的在于降低功耗，那就從JE這個節(jié)能型號來看看它如何節(jié)能。

JE的線圈電流的設(shè)定值在外部電阻器的幫助下預(yù)設(shè)，可為通電模式設(shè)置60至300 mA，然后在保持模式下自動降至該值的2/3（40至200 mA）。通電和保持模式之間的轉(zhuǎn)換適用于需要強大初始通電電流的螺線管驅(qū)動，該電流可在閉合磁路后減小。這種工作模式對電流強度的二次依賴性意味著通過電流的這種降低，系統(tǒng)的功耗減少了一半。這也是功耗降低如此明顯的原因。

其他的電氣性能諸如預(yù)驅(qū)動PWM電壓這些常規(guī)參數(shù)都屬于行業(yè)高水平，比起50%功耗降低這一絕對優(yōu)勢這些領(lǐng)先可以不提。

小結(jié)

可以看出，老舊的MCU GPIO驅(qū)動模式已經(jīng)被主流廠商淘汰，在螺線管驅(qū)動上均選擇了PWM模式的電流驅(qū)動。驅(qū)動模式確定后，使用者如何選擇就取決于應(yīng)用場景是需要穩(wěn)定高效的電流驅(qū)動能力還是更低的功耗了。