功率邏輯器件在嵌入式系統(tǒng)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)。此類芯片允許的工作溫度范圍為-40℃~+125℃，幾乎滿足大多數(shù)的應用環(huán)境要求，而且芯片本身的靜態(tài)功耗卻很低 (Icc150mA)。每一個功率門提供的峰值電流最大達1.5A,其中A系列驅動電流為1.1A，B系列驅動電流為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個正邊沿觸發(fā)的D型觸發(fā)器，有一個直接清零端，每個觸發(fā)器都是漏極開路功率DMOS晶體管輸出，能提供150mA連續(xù)電流，專為用于需要相對高的負載功率的系統(tǒng)設計，其邏輯示意圖見圖2。它包括一個內建的輸出電壓箝位電路以防感性負載的瞬變電壓;功率驅動器可用來驅動包括繼電器、螺形線圈以及其它中等電流或高電壓的負載。

TPIC6B273DN邏輯功能見表 1，當清零端(CLK)為高時，D輸入端的信息滿足設置時間的要求后，在時鐘(CLK)脈沖的正邊沿該信息被傳送到DRAIN輸出端。時鐘觸發(fā)發(fā)生在特定的電平而與正向脈沖的躍變時間并無直接的關系。當CLK時鐘輸入端不管是高或低電平時，D輸入端的信號對輸出端沒有影響。一個異步的端用來關閉所有8個 DMOS晶體管的輸出。對一個給定的輸出端，當數(shù)據為低時，對應的DMOS晶體管的輸出被關斷。當數(shù)據為高時，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，驅動負載;并能夠提供150mA的連續(xù)電流來驅動較大范圍的負載?；谝陨咸攸c，選用TPIC6B273DN來改進傳統(tǒng)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信號經或非門74LS02產生。只有兩信號同為低有效時，CLK正邊沿將鎖存數(shù)據送到DRAIN端，其工作波形見圖4。

結論

采用功率邏輯器件TPIC6B273DN代替輸出模塊由輸出鎖存器、功率放大驅動電路和光電隔離等組成的傳統(tǒng)設計方法。首先在硬件設計上減少了元器大簡化，一改傳統(tǒng)模塊的缺陷，并且設計擴展靈活，系統(tǒng)可靠性得以提高。件數(shù)量，輸出模塊的印刷電路板面積縮小了近3/4，電路連線和布局難度明顯降低，系統(tǒng)體積縮小，較好地滿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數(shù)，滿足了輸出模塊的要求，以及大范圍輸出負載的要求，經過這樣設計使得輸出模塊結構大大簡化，一改傳統(tǒng)模塊的缺陷，并且設計擴展靈活，系統(tǒng)可靠性得以提高。