PWM控制螺线管驱动能玩出怎样的效果？

所有电源系统的目的都无外乎维持高水平的连续供电能力，并在出现非正常工况时，尽可能减低其影响与断电时间。通常为了保护电源避免受到人为或非人为的损害，会使用一些设备来保护电气设备，比如螺线管，继电器。这一类接电装置通过线圈通电，连接受保护设备的电源。
 
螺线管线圈想必大家都不陌生，它通过电磁感应来工作。对于如何驱动螺线管，其实电压驱动和电流驱动都是可行的，只是如果选择电压驱动需要额外进行超裕度设计。因此对于绝大多数螺线管器件来说，电流驱动可能是更好的一种驱动方式。
 
最为传统的驱动螺线管方式是通过MCU的GPIO来驱动。这种方式到现在已经不太有驱动系统会采用了，目前一般使用PWM，通过占空比控制电流这种驱动方式，较之传统方式，该驱动方式在功耗上会更胜一筹，也是目前主流驱动芯片厂商普遍采用的螺线管驱动方式，很多厂商已经不做最传统的驱动方式了，毕竟功耗确实是高太多。
 
TI螺线管驱动芯片
 
TI就是完全摒弃了基于MCU的GPIO驱动这种方式，目前TI的螺线管驱动仅支持PWM模式，同时具有故障诊断选项的串行控制。TI意图通过使用单个器件来处理多个继电器，螺线管这些接电装置。
 

 
（DRV8860，TI）

 
DRV8860就是串行控制下具有开路负载检测功能的四螺线管驱动，严格上来说它属于8通道低边驱动器，有8个具有过流保护功能的N MOSFET。首先它可以配置100%的占空比输出时间，并可以配置PWM占空比，也就是我们上面所说的通过PWM，改变PWM占空比来控制电流驱动。
 
DRV8860的一个特色就是电流驱动能力强且持久。上面提到，它属于8通道的驱动，在单通道PW和PWP下的电流能力为560mA，8通道全开PW为200mA，PWP为330mA，而且还可以并联配置。电流驱动能力随着PWM占空比的降低而增加。
 
除了在DRV8860上通过一个串口来控制输出，也可通过串口来配置加电时间和保持PWM占空比。这种功能能做到比传统的始终开启解决方案更低的运行温度。稳定高效的电流能力以及更低的功耗，这也是为何TI放弃传统驱动方式只做PWM螺线管驱动的原因。
 
NXP螺线管驱动芯片
 
NXP的PT2001不同于TI的DRV8860属于低边驱动器，它是用于精密螺线管控制应用的可编程栅极驱动器。PT2001集成了四个用于控制的微核、五个外部MOSFET高侧预驱动器、七个外部MOSFET低侧预驱动器、一个DC-DC转换器。
 

 
（PT2001，NXP）

 
PT2001可编程的体系结构拥有极高的灵活度，通过四个经过优化专用微处理器内核控制功率MOSFET，延迟时间短。这种高灵活度也必然让该驱动IC有着很高的集成度，在接口设计上PT2001都是尽可能减少外部组件。
 
在电气性能上，PT2001的预驱动电压高达72V。在五个外部MOSFET高侧预驱动器上，有高达100 KHz的驱动PWM能力，七个外部MOSFET低侧预驱动器上也有同样高的PWM驱动能力。PT2001的可编程微内核可以实现灵活的电流管理，并对螺线管参数进行并行和独立的控制，这是一个很有特色的地方。
 
iC-Haus螺线管驱动芯片
 
iC-Haus螺线管驱动最大的优势—降低功耗。iC-Haus螺线管驱动器芯片能降低继电器和电磁阀最多50%的功耗。
 

 
（GE系列，iC-Haus）

 
iC-Haus螺线管驱动系列均采用了PWM模式的螺线管驱动，有iC-GE和iC-JE两个大系列。GE系列里有宽电压和普通电压两个型号。既然说到iC-Haus最厉害的在于降低功耗，那就从JE这个节能型号来看看它如何节能。
 
JE的线圈电流的设定值在外部电阻器的帮助下预设，可为通电模式设置60至300 mA，然后在保持模式下自动降至该值的2/3（40至200 mA）。通电和保持模式之间的转换适用于需要强大初始通电电流的螺线管驱动，该电流可在闭合磁路后减小。这种工作模式对电流强度的二次依赖性意味着通过电流的这种降低，系统的功耗减少了一半。这也是功耗降低如此明显的原因。
 
其他的电气性能诸如预驱动PWM电压这些常规参数都属于行业高水平，比起50%功耗降低这一绝对优势这些领先可以不提。
 
小结
 
可以看出，老旧的MCU GPIO驱动模式已经被主流厂商淘汰，在螺线管驱动上均选择了PWM模式的电流驱动。驱动模式确定后，使用者如何选择就取决于应用场景是需要稳定高效的电流驱动能力还是更低的功耗了。