电机换向应用的低功耗锁存器足够可靠吗？

Robot Vision 2021-12-24 2440

锁存器，理解这个元件并不困难，锁住输入并将其存起来。作为一个简单的时序元件，它要完成的任务听起来也较为简单，一是在某一个输入状态之下，可以保存一个信号；二是在某一个输入状态之下，能把其中储存的信号变成自己想要的信号。虽然这任务听起来并不困难，但锁存器本身能应用在很多场景中，也并不是一个简单的器件。

在BLDC无刷直流电机的换向应用中，锁存器可以说发挥了很大作用，能够稳定斩波提供准确而稳定的磁开关点。在低成本运用上霍尔锁存IC在电机控制上的作用有着不小的低功耗的优势，同时极为可靠。

MLX92214是Melexis一款面向于DC/BLDC电机的3线制锁存器IC，适用于电动工具、个人电脑、服务器和家用电器应用。

（图源：Melexis）

对于成本敏感的电机控制，采用这样的锁存器IC似乎是一个不错的选择。MLX92214是采用混合信号CMOS技术设计的低压霍尔效应锁存器，集成了一个电压调节器，霍尔传感器与先进的抵消系统和一个开漏输出驱动器。

低压调节器能针对低功耗的低电压水平做出优化。MLX92214支持3.3V和5V，并与所有标准MCU兼容。同时锁存电流也极低，仅有2.1mA，功耗极低。低电压允许直接从MCU供应芯片取电（不需要LDO），这种低电压和宽量程有助于延长电池的运行时间。

MLX92214在稳定性上也采取了很多手段。其一就是ESD性能，最高可达6kV。其二则是电磁兼容性能。另外还加上了反电源电压保护与低电压检测。超过25年霍尔锁存器开关芯片经验的Melexis最大程度上保证了该系列的稳定性。

同时MLX92214采用3针三针小轮廓晶体管（TSOT）表面安装工艺。可简化整体设计，减少外部组件数量，大幅节省空间。这也是一处小元件的大作为。

TI的霍尔锁存器一直以低功耗和高精度著称。无论是检测盖子是否封闭这种简单操作，还是执行复杂的电机换向操作，TI的霍尔效应锁存器都能进行高精度、非接触式位置测量。

这次讲的是TMAG511X系列，一款新发布的二维、双通道、高灵敏度、高速度的霍尔效应锁存器。

（图源：TI）

通过集成两个传感器和两个单独的信号链，TMAG511X系列提供了两个功能选项，TMAG5110的独立2D输出与TMAG5111的速度和方向输出。因为这个系列是针对高速高温电机应用设计，所以该系列针对利用旋转磁体的应用进行了优化。

这个系列除了能覆盖－40℃至＋125℃如此宽环境温度，还有这2.5V到38V的宽电压范围。在所有宽范围内，该系列都能保持稳定一致的优异性能。诸如±1.4mT的超高磁性灵敏度，40KHz高速感应带宽，10mA的开漏输出。

稳定性是所有锁存器厂商都看重的地方，该系列的反向电源保护高达－20V，过电压能力高达40V，配置输出短路保护并限制输出电流，最大程度上提高器件的稳定性。

ST的M74HCXXX采用硅栅C2MOS技术制造的高速CMOS 8位可寻址锁存器。M74HC系列具有单数据输入（D）、8个锁存输出（Q0-Q7）、3个地址输入、公共启用输入和公共清除输入。

（图源：ST）

该系列第一个特点就是高速，在6V电压时，该器件响应速度最快为20ns。这也是ST硅栅C2MOS技术的优势。高速响应下，该锁存器数据保存在D输入端，输入数据的锁存器地址保存在A、B和C输入端，当ENABLE设置为启用时，数据将流向地址输出。数据存储在启用脉冲的正向边缘。

该系列的功耗也极低，最高也仅有4µA的电流。作为一款低压2V-6V应用的锁存器，这样的功耗无疑是行业内领先的指标。低压却足够可靠，该系列的ESD性能表现同样不俗，1kV的CDM，1.5kV的HBM以及200V的MM。这样的性能指标在低压低功耗应用中，看起来就让人放心。

在BLDC无刷直流电机的换向应用中，可以看到锁存器发挥了不少作用。各个系列虽然特长各不相同，但都保持了相当低的功耗与极高的可靠性。

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