正如您從我之前的博客中看到的，我的靈感源及所學知識多數源于我父親對我的影響。有一個建議一直縈繞在我腦海：“兩次測量，一次剪裁。”然而，作為工程師，每當我們為步進電機、LED和其他外設設計一個控制或電源電路遇到挑戰時，我們期望讓系統適應具體的規則和條件。我們基本上是進行兩次測量，但只針對一組特定條件。事后的任何變化只意味著額外成本和評估時間，這可能是任何項目的一個痛點。或正如我的父親所說：“您已將其剪裁，不可能再將其回復原貌！
那么，當您需要多個系統或配置的解決方案時會發生什么？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模塊或子集來啟動稍后可進行縮放的設計。
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器。雖然選擇具有足夠通用輸入/輸出（GPIO）的主機控制器來驅動輸出是一個好主意，但實現控制方案或程序變得越來越困難，因為每個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講，選擇很簡單。正如我在介紹中提到的，我們正讓此系統驅動包括步進電機在內的多個外設。對于步進電機，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之類的接口可讓您擁有來自主機或主設備的時鐘信號（如圖2所示）的優勢，能夠通過共享串行數據和時鐘線進行擴展。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。
圖3：SN74HC595
驅動高電壓和高電流
不幸的是，您不能簡單地從主機微控制器驅動高功率負載。但您可應用FET降低處理器的總電流需求。這實際上是設計論壇中更受歡迎的線程之一，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是一個簡單的解決方案。
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，創建一個靈活的電源結構，可在8通道的倍數中進行擴展，如圖5所示。
圖5：我們的動態驅動系統
您可使用此架構創建復雜系統，如空調、LED顯示矩陣或甚至具有多個燈和電機的機器人。您還可創建具有添加功能或功能性的同一設計的多個版本，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器，以適應更多外設
由于您想讓設計保持在一個合適規模，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BoosterPack。但這只是其中一種您可驅動大功率外設（如步進電機和LED）的方法。您能想到其它架構嗎？請在下方做出評論。 |
