功率逻辑器件在嵌入式系统中的应用分析

功率逻辑器件TPIC6B273

德州仪器(TI)公司新近推出的功率逻辑器件有三种类型8种型号，分别是8位移位寄存器 (TPIC6595/6A595/6B595)、8位寻址锁存器(TPIC6259/6A259/6B259)和8位D型锁存器(TPIC6273 /6B273)。此类芯片允许的工作温度范围为-40℃~+125℃，几乎满足大多数的应用环境要求，而且芯片本身的静态功耗却很低 (Icc150mA)。每一个功率门提供的峰值电流最大达1.5A,其中A系列驱动电流为1.1A，B系列驱动电流为0.5A。

其中 TPIC6B273DN是一种单片、高电压、中等电流的功率逻辑8位D型锁存器，具有8个正边沿触发的D型触发器，有一个直接清零端，每个触发器都是漏极开路功率DMOS晶体管输出，能提供150mA连续电流，专为用于需要相对高的负载功率的系统设计，其逻辑示意图见图2。它包括一个内建的输出电压箝位电路以防感性负载的瞬变电压;功率驱动器可用来驱动包括继电器、螺形线圈以及其它中等电流或高电压的负载。

TPIC6B273DN逻辑功能见表 1，当清零端(CLK)为高时，D输入端的信息满足设置时间的要求后，在时钟(CLK)脉冲的正边沿该信息被传送到DRAIN输出端。时钟触发发生在特定的电平而与正向脉冲的跃变时间并无直接的关系。当CLK时钟输入端不管是高或低电平时，D输入端的信号对输出端没有影响。一个异步的端用来关闭所有8个 DMOS晶体管的输出。对一个给定的输出端，当数据为低时，对应的DMOS晶体管的输出被关断。当数据为高时，相应DMOS晶体管的输出端具有吸入电流的能力。

由于该器件将锁存器和驱动器做在单一芯片里，可以直接代替前两种方法中的全部电路，且满足了输出模块的要求，可以先将信号锁存，而后在输出刷新时，驱动负载;并能够提供150mA的连续电流来驱动较大范围的负载。基于以上特点，选用TPIC6B273DN来改进传统输出模块的设计方法，并且选用继电器输出作为负载。

如图3本卡在使用过程中将该芯片的接为高电平，CLK上升沿信号由译码信号和写信号经或非门74LS02产生。只有两信号同为低有效时，CLK正边沿将锁存数据送到DRAIN端，其工作波形见图4。

结论

采用功率逻辑器件TPIC6B273DN代替输出模块由输出锁存器、功率放大驱动电路和光电隔离等组成的传统设计方法。首先在硬件设计上减少了元器大简化，一改传统模块的缺陷，并且设计扩展灵活，系统可靠性得以提高。件数量，输出模块的印刷电路板面积缩小了近3/4，电路连线和布局难度明显降低，系统体积缩小，较好地满足了机箱空间对嵌入式可编程控制器面积和体积的约束。其次可保证输入和输出点数，满足了输出模块的要求，以及大范围输出负载的要求，经过这样设计使得输出模块结构大大简化，一改传统模块的缺陷，并且设计扩展灵活，系统可靠性得以提高。