[發明專利]一種適用于大電流控制驅動的8位串并轉換驅動芯片

在審

• 申請號: 201610015984.X
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105446239A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 王惠如;郭創新
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域

本發明屬于芯片控制領域，尤其涉及一種適用于大電流控制驅動的8位串并轉換驅動芯片。

背景技術

74HC595是硅結構的CMOS器件，兼容低電壓TTL電路，遵守JEDECNO.7A標準。

74HC595具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態輸出功能。移位寄存器和存儲器有相互獨立的時鐘。

數據在SH_cp(移位寄存器時鐘輸入)的上升沿輸入到移位寄存器中，在ST_cp(存儲器時鐘輸入)的上升沿輸入到存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。

移位寄存器有一個串行移位輸入(Ds)，和一個串行輸出(Q7’)，和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態的總線輸出，當使能輸出使能腳(OE)時(為低電平)，存儲寄存器的數據輸出到總線。

8位串行輸入/輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻關斷狀態。將串行輸入的8位數字，轉變為并行輸出的8位數字，例如控制一個8位數碼管，將不會有閃爍。

對于74HC595的輸出能力，有如下參考數據：

Cpd決定動態的能耗，Pd＝Cpd×VCC×f1+∑(CL×VCC^2×f0)

F1＝輸入頻率，CL＝輸出電容f0＝輸出頻率(MHz)Vcc＝電源電壓

可見，74HC595是一種十分常用的串并轉換芯片，但其輸出功率較低，不能滿足驅動的需要。現常用ULN2803對74HC595和大電流驅動控制設備之間進行連接。

ULN2803，采用AP＝DIP18，AFW＝SOL18封裝方式。八路NPN達林頓連接晶體管陣系列特別適用于低邏輯電平數字電路(諸如TTL，CMOS或PMOS/NMOS)和較高的電流/電壓要求之間的接口，廣泛應用于計算機，工業用和消費類產品中的燈、繼電器、打印錘或其它類似負載中。所有器件具有集電極開路輸出和續流箱位二極管，用于抑制躍變。ULN2803的設計與標準TTL系列兼容，而ULN2804最適于6至15伏高電平CMOS或PMOS。

用ULN2803連接74HC595串并轉換芯片和大電流驅動控制設備，雖解決了74HC595輸出能力不足的問題，但也提高了制造成本。

本發明芯片實現大電流驅動的串并轉換功能，以一顆芯片代替上述兩顆芯片及其之間復雜的連接電路，同時增加了負載開短路檢測與短路保護功能，既解決了上述74HC595輸出能力不足的問題，又降低了制造成本，提高了電路安全穩定性，對于產品開發和批量生產具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種適用于大電流控制驅動的8位串并轉換驅動芯片。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：一種適用于大電流控制驅動的8位串并轉換驅動芯片，包括低壓穩壓單元、檢測處理單元、通信單元和驅動單元；所述低壓穩壓單元與外加電源相連，并將其轉化為穩定的低壓，給檢測處理單元和通信單元供電；所述檢測處理單元對芯片輸出的負載狀態進行實時監測，當某通道負載發生短路或開路時，芯片內部將檢測出來，并迅速將負載短路通道關斷，以防止芯片和外部負載過熱燒毀；所述通信單元包含一個8位移位寄存器和一個8位數據鎖存器，用以接收外部串行數據信號，實現8位串并轉換功能，并將并行輸出信號數據發送到所述驅動單元來驅動負載；所述驅動單元接收通信單元的信號數據，并依此驅動負載。

進一步地，所述外加電源輸入電壓范圍為8～30V，通過所述低壓穩壓單元給低壓通信模塊供電。

進一步地，所述通信單元包含一個8位移位寄存器和一個8位數據鎖存器，當串行移位時鐘輸入(SCLK)從低電平向高電平跳變時，移位寄存器的數據往前移一位，串行輸入數據從串行通信數據輸入端口(SDI)移入移位寄存器的最低位，串行通信數據輸出端口(SDO)連接移位寄存器的最高位，用以跟下一顆芯片級聯。

進一步地，所述通信單元輸出使能腳(OE)下降沿時，移位寄存器的數據寫入數據鎖存器。

進一步地，所述通信單元輸出使能腳(OE)為低電平時，數據鎖存器的數據直接控制8路輸出狀態，數據為1時，該通道輸出開啟，輸出端到地的開關管處于導通狀態，數據為0時，該通道輸出關斷，輸出端處于高阻態。

進一步地，所述通信單元輸出使能腳(OE)為高電平時，所述驅動單元的8路輸出都被關斷，處于高阻態。

進一步地，所述驅動單元的8路輸出端接芯片內部8個高壓NMOS管的漏(Drain)端，每路允許驅動50mA～85mA負載。