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自舉電路,MOS管驅(qū)動(dòng)工作原理介紹
  • 發(fā)布時(shí)間:2024-12-23 17:57:39
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自舉電路,MOS管驅(qū)動(dòng)工作原理介紹
自舉電容電路用于解決MOS管驅(qū)動(dòng)電壓不足的問題,通過電容升壓使電壓高于Vin,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。在電路中,當(dāng)PWM為1時(shí),Q1導(dǎo)通,Q2的B端電壓為低,Q2導(dǎo)通,Q2的E端電壓為14V,經(jīng)過Q2、D2、R4后,G端電壓為12V,實(shí)現(xiàn)Q管導(dǎo)通。當(dāng)PWM為0時(shí),Q1斷開,Q2也斷開,自舉電容C3的泄放電壓為0,電機(jī)電流續(xù)流通過體二極管,C3電容充電完成。自舉電源的電壓需要比MOS管驅(qū)動(dòng)電壓高約2V。
我們知道,MOS管是電壓驅(qū)動(dòng)型器件。當(dāng)G極大于S極至少一個(gè)Vth時(shí),MOS管才會(huì)導(dǎo)通。我們來看下面這個(gè)電路:
自舉電路 MOS管驅(qū)動(dòng) 原理
這里的G極是12V,但由于電阻R7流過電流時(shí)存在壓降,導(dǎo)致G極被抬高。
一般不是低壓MOS的情況下,datasheet的驅(qū)動(dòng)電壓用10V或者12V,在上圖電路中我們將驅(qū)動(dòng)電壓設(shè)為G-S= 12-8.42=3.58V,3.5V同樣能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通,但是導(dǎo)通電阻會(huì)很大,導(dǎo)致MOS管發(fā)熱。
這時(shí)候,自舉電容電路的用處就來啦。
首先簡(jiǎn)單解釋下自舉電容電路
自舉,是指通過開關(guān)電源MOS管(這里指上管)和電容組成的升壓電路,一般通過電源對(duì)電容充電,使其電壓高于Vin。
最簡(jiǎn)單的自舉電路由一個(gè)電容構(gòu)成,為了防止升高后的電壓,會(huì)回灌到原始的輸入電壓,通常會(huì)加一個(gè)二極管。
它的優(yōu)勢(shì)在于利用電容兩端電壓不能突變的特性來升高電壓。
那么在剛剛上述的電路問題中,我們就可以用自舉電容的方法來解決。
我們來看下面這個(gè)自舉電路
-電容的左端為VB,即Vboost,電容的右端為VS浮地;
-C3則為自舉電容;
-M為感性負(fù)載,電流向右續(xù)流。
自舉電路 MOS管驅(qū)動(dòng) 原理
MOS管Q開通
假設(shè)此時(shí)的自舉電容C3已經(jīng)充滿電,為14V。
當(dāng)PWM為1時(shí),Q1實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通,C端的電壓為低,接著Q2的B端電壓也為低,Q2導(dǎo)通;
這時(shí)Q2的E端電壓為14V,經(jīng)過Q2、D2、R4以后MOS管G端大概為12V,Q管(MOS)導(dǎo)通。在這里我們可以得知,自舉電源的電壓需要比MOS管驅(qū)動(dòng)電壓高約2V。
此后Q3的B端電壓高于E端,Q3則關(guān)斷。
自舉電路 MOS管驅(qū)動(dòng) 原理
Q管導(dǎo)通以后,VM(電機(jī)M為感性負(fù)載)直接施加在Q管的S端,由于S端與電容的右端相連,自舉電容C3右端被抬高,大概在24V。
這時(shí) 電容兩端的電壓無法突變,電容左邊的電壓同樣被抬高,此時(shí)14V+24V=38V。
隨后,38V電壓經(jīng)過Q2、D2、R4持續(xù)給Q管的G端供電。
最后便達(dá)到了Q管的S端和G端被同時(shí)抬高至24V,且Vgs=12V。
接著我們來說MOS管Q關(guān)斷的情況:
自舉電路 MOS管驅(qū)動(dòng) 原理
當(dāng)PWM變?yōu)?時(shí),Q1斷開,Q2的BE沒有了電流路徑,Q2就會(huì)斷開。這時(shí)自舉電容的泄Vgs=0,Q管則關(guān)閉。
電機(jī)M(感性負(fù)載)電流向右續(xù)流,電流通過Q管的體二極管進(jìn)行續(xù)流,此時(shí)C3電容右端電壓為-0.7V,無法起到升壓作用。二極管D1導(dǎo)通,14V電源通過D1給C3電容充電,充電完成。
接著PWM從0切換為1繼續(xù)循環(huán)步驟。
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