功率邏輯器件在嵌入式系統中的應用分析

功率邏輯器件TPIC6B273

德州儀器(TI)公司新近推出的功率邏輯器件有三種類(lèi)型8種型號，分別是8位移位寄存器 (TPIC6595/6A595/6B595)、8位尋址鎖存器(TPIC6259/6A259/6B259)和8位D型鎖存器(TPIC6273 /6B273)。此類(lèi)芯片允許的工作溫度范圍為-40℃~+125℃，幾乎滿(mǎn)足大多數的應用環(huán)境要求，而且芯片本身的靜態(tài)功耗卻很低 (Icc150mA)。每一個(gè)功率門(mén)提供的峰值電流最大達1.5A,其中A系列驅動(dòng)電流為1.1A，B系列驅動(dòng)電流為0.5A。

其中 TPIC6B273DN是一種單片、高電壓、中等電流的功率邏輯8位D型鎖存器，具有8個(gè)正邊沿觸發(fā)的D型觸發(fā)器，有一個(gè)直接清零端，每個(gè)觸發(fā)器都是漏極開(kāi)路功率DMOS晶體管輸出，能提供150mA連續電流，專(zhuān)為用于需要相對高的負載功率的系統設計，其邏輯示意圖見(jiàn)圖2。它包括一個(gè)內建的輸出電壓箝位電路以防感性負載的瞬變電壓;功率驅動(dòng)器可用來(lái)驅動(dòng)包括繼電器、螺形線(xiàn)圈以及其它中等電流或高電壓的負載。

TPIC6B273DN邏輯功能見(jiàn)表 1，當清零端(CLK)為高時(shí)，D輸入端的信息滿(mǎn)足設置時(shí)間的要求后，在時(shí)鐘(CLK)脈沖的正邊沿該信息被傳送到DRAIN輸出端。時(shí)鐘觸發(fā)發(fā)生在特定的電平而與正向脈沖的躍變時(shí)間并無(wú)直接的關(guān)系。當CLK時(shí)鐘輸入端不管是高或低電平時(shí)，D輸入端的信號對輸出端沒(méi)有影響。一個(gè)異步的端用來(lái)關(guān)閉所有8個(gè) DMOS晶體管的輸出。對一個(gè)給定的輸出端，當數據為低時(shí)，對應的DMOS晶體管的輸出被關(guān)斷。當數據為高時(shí)，相應DMOS晶體管的輸出端具有吸入電流的能力。

由于該器件將鎖存器和驅動(dòng)器做在單一芯片里，可以直接代替前兩種方法中的全部電路，且滿(mǎn)足了輸出模塊的要求，可以先將信號鎖存，而后在輸出刷新時(shí)，驅動(dòng)負載;并能夠提供150mA的連續電流來(lái)驅動(dòng)較大范圍的負載?；谝陨咸攸c(diǎn)，選用TPIC6B273DN來(lái)改進(jìn)傳統輸出模塊的設計方法，并且選用繼電器輸出作為負載。

如圖3本卡在使用過(guò)程中將該芯片的接為高電平，CLK上升沿信號由譯碼信號和寫(xiě)信號經(jīng)或非門(mén)74LS02產(chǎn)生。只有兩信號同為低有效時(shí)，CLK正邊沿將鎖存數據送到DRAIN端，其工作波形見(jiàn)圖4。

結論

采用功率邏輯器件TPIC6B273DN代替輸出模塊由輸出鎖存器、功率放大驅動(dòng)電路和光電隔離等組成的傳統設計方法。首先在硬件設計上減少了元器大簡(jiǎn)化，一改傳統模塊的缺陷，并且設計擴展靈活，系統可靠性得以提高。件數量，輸出模塊的印刷電路板面積縮小了近3/4，電路連線(xiàn)和布局難度明顯降低，系統體積縮小，較好地滿(mǎn)足了機箱空間對嵌入式可編程控制器面積和體積的約束。其次可保證輸入和輸出點(diǎn)數，滿(mǎn)足了輸出模塊的要求，以及大范圍輸出負載的要求，經(jīng)過(guò)這樣設計使得輸出模塊結構大大簡(jiǎn)化，一改傳統模塊的缺陷，并且設計擴展靈活，系統可靠性得以提高。