缓冲区/驱动程序对电路设计和操作至关重要

虽然缓冲器和驱动器似乎不会为电路增加功能，但这些看似简单的接口元件对于可行的电路设计和操作至关重要。

这个双重问题的答案很简单：第一，“这取决于”，第二，“几乎可以肯定”。

让我们从定义开始：“缓冲区”在电子硬件和软件中有很多定义。它可以是保留的软件区域;一组内部IC寄存器;或者它可以是插入两个子电路之间的接口的电路功能。

我们将看看后一个角色。尽管这些缓冲器通常处理由理想化的1和0组成的数字信号，但它们实际上在电压、电流、时间和故障的真实模拟世界中工作。因此，它们是处理现实世界“数字”信号的模拟电路。

缓冲区和驱动程序之间的区别很大程度上是一个视角问题。缓冲器通常是一个插入元件，它使信号源不受负载属性的影响，但提供与自身输入相同或几乎相同的电压和电流。相比之下，驱动器通常会提高电流源/灌电流电平，或将其输出传递到负载的电压，并且通常针对电路问题提供额外的保护。但是，这两个函数经常重叠，它们的命名也经常重叠。

缓冲区/驱动程序符号很简单，如图 1 所示，并没有开始暗示它们的微妙之处或内部复杂性。在许多IC中，该功能内置于源IC中，但也有许多分立缓冲器和驱动器IC，具体取决于必须提供多少电流以及电压电平。（请注意，模拟信号的缓冲器通常使用与数字信号相同的符号。

图1：通常用于模拟或数字信号缓冲器/驱动器的原理图符号表明，它提供很少或没有附加功能;相反，它将信号置于其输入端，增强其某些电压/电流属性，并将其呈现为输出。（来源：雅达利档案馆）

缓冲器或驱动器可以提供许多不同的功能，即使基本缓冲器或驱动器具有连接到源输出的单个输入，以及连接到（或驱动）负载输入的单个输出。在众多缓冲区或驱动程序角色中：

缓冲器可以将源电压转换为负载所需的电压;

它可以允许仅具有低或中等电流源/吸收能力的子电路驱动需要更多电流才能工作的负载。

它可以在负载出现故障时为电源提供保护，例如短路或意外连接到电源轨。

它可以控制和管理源信号与负载看到的电压/电流之间的时序（压摆率控制）。

它可以使源与负载性质的任何变化隔离开来，因此源可以看到固定的、不变的负载阻抗。

它可以简单地反转输入信号以正确匹配两个子电路。

它可以在元件之间提供阻抗匹配，这是RF电路中实现最大功率传输和最小损耗的关键要求。

MOSFET/IGBT驱动器从处理器或控制器获取低电平数字信号，并通过精心管理的压摆率和时序，以MOSFET需要导通的高电压和电流传输这些信号，如图2所示。

图2：该MOSFET驱动器采用低电平数字输出，并将其转换为完全快速打开和关闭MOSFET所需的电压和电流。 （图片来源：微芯科技）

可编程逻辑控制器（PLC）状态机处理器需要打开和关闭继电器，继电器需要24 V和1 A才能工作，并且在关闭时还会产生高压感应“踢”;驱动器不仅可以在两个世界之间进行转换，还可以保护处理器输出。

具有 3V 输出的 IC 需要连接到具有 5V 输入的 IC（反之亦然），尽管电流水平较低;缓冲器充当电压转换器。

IC需要同时驱动多个负载，但这些负载之间没有相互作用;单输入、多输出缓冲器（多扇出）可以做到这一点，图3。

图3：扇出缓冲区接受单个输入并提供多个输出;每个输出的负载或状态不会影响其他输出。（图片来源：IDT/Renasas）

同样，这些只是许多可能的例子中的几个。

有时，缓冲器或驱动器提供的不仅仅是基本的电气功能。在某些情况下，两个子电路必须彼此电气隔离，这意味着两者之间没有欧姆（电流）路径，但信号信息必须从一个到另一个。为了系统保护、操作员安全，或者因为标准电机驱动器中的MOSFET需要在没有接地连接的情况下“浮动”，可能需要这种隔离。隔离缓冲器通过使用光耦合器（光隔离器）、变压器磁路、容性耦合甚至RF链路的插入路径来断开电流路径。

尽管缓冲器和驱动器很少或根本没有提供附加功能或信号处理方面，而是主要在输出端复制其输入，但具有不同的属性，但它们是必不可少的组件，在成功、可行的设计中起着关键作用。决定选择哪种特定器件有时是一个简单的决定，但当必须解决微妙的权衡时，例如，在驱动SiC MOSFET或RF前端时，这可能是一个复杂的决定。选择可以“决定”电路的可靠和成功性能。

审核编辑：郭婷