電機(jī)換向應(yīng)用的低功耗鎖存器足夠可靠嗎？

鎖存器，理解這個(gè)元件并不困難，鎖住輸入并將其存起來。作為一個(gè)簡單的時(shí)序元件，它要完成的任務(wù)聽起來也較為簡單，一是在某一個(gè)輸入狀態(tài)之下，可以保存一個(gè)信號(hào)；二是在某一個(gè)輸入狀態(tài)之下，能把其中儲(chǔ)存的信號(hào)變成自己想要的信號(hào)。雖然這任務(wù)聽起來并不困難，但鎖存器本身能應(yīng)用在很多場景中，也并不是一個(gè)簡單的器件。

在BLDC無刷直流電機(jī)的換向應(yīng)用中，鎖存器可以說發(fā)揮了很大作用，能夠穩(wěn)定斬波提供準(zhǔn)確而穩(wěn)定的磁開關(guān)點(diǎn)。在低成本運(yùn)用上霍爾鎖存IC在電機(jī)控制上的作用有著不小的低功耗的優(yōu)勢，同時(shí)極為可靠。

MLX92214是Melexis一款面向于DC/BLDC電機(jī)的3線制鎖存器IC，適用于電動(dòng)工具、個(gè)人電腦、服務(wù)器和家用電器應(yīng)用。

（圖源：Melexis）

對于成本敏感的電機(jī)控制，采用這樣的鎖存器IC似乎是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。MLX92214是采用混合信號(hào)CMOS技術(shù)設(shè)計(jì)的低壓霍爾效應(yīng)鎖存器，集成了一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器，霍爾傳感器與先進(jìn)的抵消系統(tǒng)和一個(gè)開漏輸出驅(qū)動(dòng)器。

低壓調(diào)節(jié)器能針對低功耗的低電壓水平做出優(yōu)化。MLX92214支持3.3V和5V，并與所有標(biāo)準(zhǔn)MCU兼容。同時(shí)鎖存電流也極低，僅有2.1mA，功耗極低。低電壓允許直接從MCU供應(yīng)芯片取電（不需要LDO），這種低電壓和寬量程有助于延長電池的運(yùn)行時(shí)間。

MLX92214在穩(wěn)定性上也采取了很多手段。其一就是ESD性能，最高可達(dá)6kV。其二則是電磁兼容性能。另外還加上了反電源電壓保護(hù)與低電壓檢測。超過25年霍爾鎖存器開關(guān)芯片經(jīng)驗(yàn)的Melexis最大程度上保證了該系列的穩(wěn)定性。

同時(shí)MLX92214采用3針三針小輪廓晶體管（TSOT）表面安裝工藝。可簡化整體設(shè)計(jì)，減少 外部組件數(shù)量，大幅節(jié)省空間。這也是一處小元件的大作為。

TI的霍爾鎖存器一直以低功耗和高精度著稱。無論是檢測蓋子是否封閉這種簡單操作，還是執(zhí)行復(fù)雜的電機(jī)換向操作，TI的霍爾效應(yīng)鎖存器都能進(jìn)行高精度、非接觸式位置測量。

這次講的是TMAG511X系列，一款新發(fā)布的二維、雙通道、高靈敏度、高速度的霍爾效應(yīng)鎖存器。

（圖源：TI）

通過集成兩個(gè)傳感器和兩個(gè)單獨(dú)的信號(hào)鏈，TMAG511X系列提供了兩個(gè)功能選項(xiàng)，TMAG5110的獨(dú)立2D輸出與TMAG5111的速度和方向輸出。因?yàn)檫@個(gè)系列是針對高速高溫電機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)，所以該系列針對利用旋轉(zhuǎn)磁體的應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。

這個(gè)系列除了能覆蓋－40℃至＋125℃如此寬環(huán)境溫度，還有這2.5V到38V的寬電壓范圍。在所有寬范圍內(nèi)，該系列都能保持穩(wěn)定一致的優(yōu)異性能。諸如±1.4mT的超高磁性靈敏度，40KHz高速感應(yīng)帶寬，10mA的開漏輸出。

穩(wěn)定性是所有鎖存器廠商都看重的地方，該系列的反向電源保護(hù)高達(dá)－20V，過電壓能力高達(dá)40V，配置輸出短路保護(hù)并限制輸出電流，最大程度上提高器件的穩(wěn)定性。

ST的M74HCXXX采用硅柵C2MOS技術(shù)制造的高速CMOS 8位可尋址鎖存器。M74HC系列具有單數(shù)據(jù)輸入（D）、8個(gè)鎖存輸出（Q0-Q7）、3個(gè)地址輸入、公共啟用輸入和公共清除輸入。

（圖源：ST）

該系列第一個(gè)特點(diǎn)就是高速，在6V電壓時(shí)，該器件響應(yīng)速度最快為20ns。這也是ST硅柵C2MOS技術(shù)的優(yōu)勢。高速響應(yīng)下，該鎖存器數(shù)據(jù)保存在D輸入端，輸入數(shù)據(jù)的鎖存器地址保存在A、B和C輸入端，當(dāng)ENABLE設(shè)置為啟用時(shí)，數(shù)據(jù)將流向地址輸出。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在啟用脈沖的正向邊緣。

該系列的功耗也極低，最高也僅有4μA的電流。作為一款低壓2V-6V應(yīng)用的鎖存器，這樣的功耗無疑是行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的指標(biāo)。低壓卻足夠可靠，該系列的ESD性能表現(xiàn)同樣不俗，1kV的CDM，1.5kV的HBM以及200V的MM。這樣的性能指標(biāo)在低壓低功耗應(yīng)用中，看起來就讓人放心。

在BLDC無刷直流電機(jī)的換向應(yīng)用中，可以看到鎖存器發(fā)揮了不少作用。各個(gè)系列雖然特長各不相同，但都保持了相當(dāng)?shù)偷墓呐c極高的可靠性。