正如您從我之前的博客中看到的，我的靈感源及所學(xué)知識多數源于我父親對我的影響。有一個(gè)建議一直縈繞在我腦海：“兩次測量，一次剪裁�！比欢�，作為工程師，每當我們?yōu)椴竭M(jìn)電機、LED和其他外設設計一個(gè)控制或電源電路遇到挑戰時(shí)，我們期望讓系統適應具體的規則和條件。我們基本上是進(jìn)行兩次測量，但只針對一組特定條件。事后的任何變化只意味著(zhù)額外成本和評估時(shí)間，這可能是任何項目的一個(gè)痛點(diǎn)�；蛘缥业母赣H所說(shuō)：“您已將其剪裁，不可能再將其回復原貌！
那么，當您需要多個(gè)系統或配置的解決方案時(shí)會(huì )發(fā)生什么？如何確保您在擁有可為電機供電的系統，和在設計完成后靈活添加其它高壓設備之間保持平衡？我建議使用系統的一個(gè)模塊或子集來(lái)啟動(dòng)稍后可進(jìn)行縮放的設計。
接口靈活性
您要做的首要事情是確保您可隨意連接您的電源驅動(dòng)器。雖然選擇具有足夠通用輸入/輸出（GPIO）的主機控制器來(lái)驅動(dòng)輸出是一個(gè)好主意，但實(shí)現控制方案或程序變得越來(lái)越困難，因為每個(gè)GPIO引腳都具有自己的調用和執行操作。串行接口可方便應對這一問(wèn)題。大多數處理器都有如圖1所示的一系列內部接口。這些接口模塊可控制內存或外部傳感器，甚至與其它處理器通信。
圖1：MSP430™內部框圖
但對于我們的系統來(lái)講，選擇很簡(jiǎn)單。正如我在介紹中提到的，我們正讓此系統驅動(dòng)包括步進(jìn)電機在內的多個(gè)外設。對于步進(jìn)電機，我們需要確保從主機提供順序輸出和同步輸出。
圖2：SPI主從連接
諸如串行外設接口（SPI）和I2C之類(lèi)的接口可讓您擁有來(lái)自主機或主設備的時(shí)鐘信號（如圖2所示）的優(yōu)勢，能夠通過(guò)共享串行數據和時(shí)鐘線(xiàn)進(jìn)行擴展。然而，出于設計考慮，您希望維持低成本，因為具有大量電機和LED的解決方案需要多次迭代。
一些電機、LED和其它設備可能不會(huì )從作為處理器的內部串行接口中受益。這些情況下，可以使用如圖3所示的SN74HC595這一串行到并行轉換器。該設備有助于將數據順序傳送到輸出。我選擇這部分用于設計，因為它易于使用、成本低，并使設計人員能夠堆疊或菊花鏈類(lèi)似設備。任何諸如SN74HC164或TCA9539在內的其它串行到并行設備也可以幫助完成任務(wù)。
圖3：SN74HC595
驅動(dòng)高電壓和高電流
不幸的是，您不能簡(jiǎn)單地從主機微控制器驅動(dòng)高功率負載。但您可應用FET降低處理器的總電流需求。這實(shí)際上是設計論壇中更受歡迎的線(xiàn)程之一，也是為何“連接3-V MSP430到5-V電路”應用筆記非常受歡迎的主要原因。若您查看此應用筆記，您將了解到ULN2003A是一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案。
Figure 4 showcases how the MSP430 microcontroller and ULN2003A can drive a 12V logic rail along with some motors and LEDs. This works out great because the ULN2003A can handle voltages up to 50V and currents up to 500mA/channel, which gives you ample range for motors and LEDs.
圖4所示為MSP430微控制器和ULN2003A如何驅動(dòng)12V邏輯軌及一些電機和LED。結果非常好，因為ULN2003A可處理高達50V的電壓和高達500mA /通道的電流，這為您的電機和LED提供了足夠范圍。
圖4：將MSP30連接到高電壓和高電流負載
匯總
既然現在條件已成熟，您可連接MSP430 MCU、SN74HC595、ULN2003A和CSD17571Q2，創(chuàng )建一個(gè)靈活的電源結構，可在8通道的倍數中進(jìn)行擴展，如圖5所示。
圖5：我們的動(dòng)態(tài)驅動(dòng)系統
您可使用此架構創(chuàng )建復雜系統，如空調、LED顯示矩陣或甚至具有多個(gè)燈和電機的機器人。您還可創(chuàng )建具有添加功能或功能性的同一設計的多個(gè)版本，如圖6所示的額外的顯示器或電機。
圖6：縮放我們的功率驅動(dòng)器，以適應更多外設
由于您想讓設計保持在一個(gè)合適規模，您現在可根據您的應用需求擴展或減少應用功能，或循環(huán)相同的結構，以提出需要高電壓、高電流或兩者兼具的其它應用程序。由于您只選擇低成本替代方案，您可確保您的電路板仍具有成本效益，即使是多次迭代也是如此。
這是一個(gè)易于使用和靈活的設計，我們采取了這一理念，并制作了一個(gè)BoosterPack。但這只是其中一種您可驅動(dòng)大功率外設（如步進(jìn)電機和LED）的方法。您能想到其它架構嗎？請在下方做出評論。 |
