INA：芯片供应危机或12月结束

据路透社报道，墨西哥主要的汽车零部件协会INA日前预计，芯片严重短缺情况将在7月消退，并在今年年底前恢复正常。

芯片是现代电子产品的重要组成部分。就汽车来说，车内触摸屏、驾驶辅助和其他安全系统上，都使用了大量的芯片。

据市调机构IHS Markit数据显示，仅北美地区的芯片短缺危机，就让该地区汽车制造商在5月削减了116万辆汽车产量，自今年年初以来，这一数字逐月倍增。

INA对外贸易主管Alberto Bustamante表示，由于当前主要经济体的疫苗接种率稳步增长，感染人数逐渐减少，有助于推动汽车行业恢复正常。因此他预测，芯片严重短缺情况将于7月下旬开始缓解，12月可望恢复正常。

众所周知，供应短缺始于去年，当时新冠病毒肺炎大流行迫使北美汽车行业关闭了几个月，引发了一连串订单取消。

Bustamante 指出，去年因为疫情大流行，使得墨西哥的汽车零组件产量下降 20%，预计今年产值将上升 18%、达到 924 亿美元。他认为，到了2022年将完全恢复到疫情爆发前的水平。

事实上，墨西哥的汽车产业是该国最大的外汇收入来源，提供超过 85 万名员工的就业机会。

Bustamente 表示，由于每辆在美国组装的车都包含高达5,500 美元墨西哥制造的零组件，加上修订后的北美贸易协定可望激励更多区域生产，他认为到了2023 年，墨西哥的汽车零组件生产价值将超过1,020 亿美元。

不过，有业者认为，上述言论仅适用于北美部分地区的汽车产业的缺芯危机。

“这种乐观预测，很显然只是针对特定地区的特定行业，不具备代表性。我认为，全球性的短缺和疫情发展有一定的联系，若明年年底前疫情能宣告结束，那供应很快就能恢复了，甚至有供过于求的可能。”

机构方面，多半预测全球芯片供应短缺情况最快在2022年Q2得到缓解。

市调机构Gartner预测，全球半导体供应短缺将持续整个2021年，并在2022年第二季度恢复至正常水平，而基板产能限制可能会延长到2022年第四季度。

另一家机构Counterpoint也在5月报告预测，当前需供失衡的局面还将持续一年，2022年价格将再涨至少10-20％。

TF0227芯片：双N沟道MOS管驱动电路方案

MOS管，它既可以作为信号的开关来使用，也可以作为功率器件的驱动来使用。问题是，这两种不同的电路应用，工程师该如何去处理呢？

还有一个问题，MOS管按照类型区分，它是分为N沟道类型和P沟道类型。其中N沟道类型的MOS管，我们可以用来驱动小家电中的电机，常用的电路

N沟道MOS管驱动小电机

电路中的VCC电源电压为5V，MOS管的栅极直接通过一个电阻R3，连接到单片机的IO引脚， 它的工作原理简单概括为

单片机的IO引脚，输出高电平，Q3的MOS管导通，电机转动；IO引脚输出低电平，Q3的MOS管关闭，电机不转。

单片机控制IO引脚高低电平的占空比，也就是改变PWM占空比，就能实现电机的简单调速功能。

只是，这样的一个MOS管应用电路，它也仅仅适合低功率的场合，也就是类似于把它作为信号的开关来使用。但若是用在大功率的电路场合，就需要工程师专门开发出MOS管的栅极驱动电路了，单片机的IO引脚就不再适合直接用来控制MOS管的栅极了。

这是为什么呢？不都是MOS管吗？难道控制它的开启和关闭，还需要分不同的电路场合来设计吗？

当然是需要的。

功率MOS管，工作在它身上的电压和电流，一般都是比较大的。以STF28N60DM2型号的MOS管为例

它的VDS电压可以承受650V，ID电流能达到21A。

STF28N60DM2型号MOS管参数

如果用这个大功率型号的MOS管，驱动一个大功率电机，或者是一个大功率灯泡，用刚刚原来的单片机IO引脚直接控制它的栅极电路，显然就不适合了。

因为我们可以看到，大功率的MOS管，它在电路中流过的ID电流大小，是与VGS之间的控制电压有关系的。

功率MOS管流过的ID电流与VGS电压关系图

VGS电压，如果直接连接到单片机的IO引脚，它的最大电压也就5V，按照STF28N60DM2型号的MOS管这个关系图，流过的ID电流最大也就是2.5A左右。

2.5A，这与它最大可以支持的电流21A，差距是非常大的。很明显，在5V电压驱动MOS管的栅极，它是没有完全导通的。

那这个问题，该如何解决呢？

01 TF022F芯片

TF0227芯片，作为一个MOS管的栅极驱动芯片，它就可以控制大功率MOS管的开启和关闭功能了。

TF0227芯片

它是一个SOIC-8封装的芯片，只有8个引脚。其中的2个引脚是NC，在电路中，工程师直接把它悬空就可以了。

TF0227芯片引脚图

另外的6个引脚，VCC引脚和COM引脚是芯片的电源引脚，电压工作范围在4.5V ~ 18V之间。

INA引脚和INB引脚，是逻辑信号的控制引脚，直接连接单片机的IO引脚；这两个引脚，分别控制OUTA引脚和OUTB引脚的输出。

工程师就是把TF0227芯片输出的OUTA引脚和OUTB引脚，控制两个功率MOS管的栅极，用来代替之前栅极驱动电路。

02 功率MOS管的驱动电路

看了这么多，是不是有点晕，感觉绕来绕去的，没关系，芯片哥把它的完整电路给出来，就直观了。

功率MOS管的驱动电路

双MOS管，一个驱动电机，一个驱动灯泡，电源电压都是36V，它的栅极是由TF0227芯片驱动的。

OUTA引脚控制Q1的MOS管，OUTB引脚控制Q2的MOS管。单片机的两个IO引脚，直接控制TF0227芯片的INA和INB引脚。

VCC的电压，芯片哥选择12V。

这是因为，查看STF28N60DM2型号的MOS管数据手册，发现如果栅极电压达到了12V，它的ID电流可以达到最大值21A，能实现完全的导通。

这样，工程师就可以像之前原来控制逻辑一样，INA和INB为高电平，电机转动，灯泡发光；INA和INB为低电平，电机不转，灯泡熄灭；

改变PWM的占空比，就能控制大功率的电机转速和灯泡的亮度了。

03 结尾

总结下来，小功率N沟道的MOS管，流过的电流不大，它的栅极可以直接由单片机的IO引脚控制；

大功率N沟道的MOS管，由于工作电流要求比较大，它的栅极驱动电流就需要另外设计了，比如选择专用的驱动芯片TF0227电路。

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