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大電流H橋電機驅(qū)動電路-自舉電路-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2022-07-07 

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大電流H橋電機驅(qū)動電路-自舉電路-KIA MOS管


自舉電路

作用:在高端和低端MOS管中提到過,由于負載(電機)相對于高端和低端的位置不同,而MOS的開啟條件為Vgs>Vth,這便會導(dǎo)致想要高端MOS導(dǎo)通,則其柵極對地所需的電壓較大。


補充說明:因為低端MOS源極接地,想要導(dǎo)通只需要令其柵極電壓大于開啟電壓Vth。而高端MOS源極接到負載,如果高端MOS導(dǎo)通,那么其源極電壓將上升到H橋驅(qū)動電壓,此時如果柵極對地電壓不變,那么Vgs可能小于Vth,又關(guān)斷。因此想要使高端MOS導(dǎo)通,必須想辦法使其Vgs始終大于或一段時間內(nèi)大于Vth(即柵極電壓保持大于電源電壓+Vth)。


自舉電路工作流程圖:

以下電路圖均只畫出半橋,另外一半工作原理相同因此省略。

假定Vcc=12V,VM=7.4V,MOS管的開啟電壓Vth=6V。


(1).第一階段:首先給IN和SD對應(yīng)的控制信號,使HO和LO通過左側(cè)的內(nèi)部控制電路(使上下兩對互補的PMOS和NMOS對應(yīng)導(dǎo)通),分別輸出低電平和高電平。


此時,外部H橋的高端MOS截止,低端MOS導(dǎo)通,電機電流順著②線流通。同時VCC通過自舉二極管(①線)對自舉電容充電,使電容兩端的壓差為Vcc=12V。


H橋 自舉電路


(2).第二階段:此階段由芯片內(nèi)部自動產(chǎn)生,即死區(qū)控制階段(在H橋中介紹過,不能使上下兩個MOS同時導(dǎo)通,否則VM直接通到GND,短路燒毀)。HO和LO輸出均為低電平,高低端MOS截止,之前加在低端MOS柵極上的電壓通過①線放電。


H橋 自舉電路


(3).第三階段:通過IN和SD使左側(cè)的內(nèi)部MOS管如圖所示導(dǎo)通。由于電容上的電壓不能突變,此時自舉電容上的電壓(12V)便可以加到高端MOS的柵極和源極上,使得高端MOS也可以在一定時間內(nèi)保持導(dǎo)通。


此時高端MOS的源極對地電壓≈VM=7.4V,柵極對地電壓≈VM+Vcc=19.4V,電容兩端電壓=12V,因此高端MOS可以正常導(dǎo)通。


(此時,自舉二極管兩端的壓差=VM,因此在選擇二極管時,需要保證二極管的反向耐壓值大于VM。)


注意:因為此時電容在持續(xù)放電,壓差會逐漸減小。最后,電容正極對地電壓(即高端MOS柵極對地電壓)會降到Vcc,那么高端MOS的柵源電壓便≈Vcc-VM=12V-7.6V=4.4V < Vth=6V,高端MOS仍然會關(guān)斷。


H橋 自舉電路


補充總結(jié):

因此想要使高端MOS連續(xù)導(dǎo)通,必須令自舉電容不斷充放電,即循環(huán)工作在上述的三個階段(高低端MOS處于輪流導(dǎo)通的狀態(tài),控制信號輸入PWM即可),才能保證高端MOS導(dǎo)通。自舉二極管主要是用來當電容放電時,防止回流到VCC,損壞電路。


但是,在對上面的驅(qū)動板進行實際測試時會發(fā)現(xiàn),不需要令其高低端MOS輪流導(dǎo)通也可以正常工作,這是因為即使自舉電容放電結(jié)束,即高端MOS的柵源電壓下降到4.4V仍然大于LR7843的Vth=2.3V。


那么在上述驅(qū)動板中,自舉電路就沒有作用了嗎?當然不是,由于MOS管的特性,自舉電路在增加?xùn)旁措妷旱耐瑫r,還可令MOS管的導(dǎo)通電阻減小,從而減少發(fā)熱損耗,因此仍然建議采用輪流導(dǎo)通的方式,用自舉電容產(chǎn)生的大壓差使MOS管導(dǎo)通工作。



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