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    8. 自舉電路,MOS管驅動工作原理介紹
      • 發布時間:2024-12-23 17:57:39
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      自舉電路,MOS管驅動工作原理介紹
      自舉電容電路用于解決MOS管驅動電壓不足的問題,通過電容升壓使電壓高于Vin,實現導通。在電路中,當PWM為1時,Q1導通,Q2的B端電壓為低,Q2導通,Q2的E端電壓為14V,經過Q2、D2、R4后,G端電壓為12V,實現Q管導通。當PWM為0時,Q1斷開,Q2也斷開,自舉電容C3的泄放電壓為0,電機電流續流通過體二極管,C3電容充電完成。自舉電源的電壓需要比MOS管驅動電壓高約2V。
      我們知道,MOS管是電壓驅動型器件。當G極大于S極至少一個Vth時,MOS管才會導通。我們來看下面這個電路:
      自舉電路 MOS管驅動 原理
      這里的G極是12V,但由于電阻R7流過電流時存在壓降,導致G極被抬高。
      一般不是低壓MOS的情況下,datasheet的驅動電壓用10V或者12V,在上圖電路中我們將驅動電壓設為G-S= 12-8.42=3.58V,3.5V同樣能實現導通,但是導通電阻會很大,導致MOS管發熱。
      這時候,自舉電容電路的用處就來啦。
      首先簡單解釋下自舉電容電路
      自舉,是指通過開關電源MOS管(這里指上管)和電容組成的升壓電路,一般通過電源對電容充電,使其電壓高于Vin。
      最簡單的自舉電路由一個電容構成,為了防止升高后的電壓,會回灌到原始的輸入電壓,通常會加一個二極管。
      它的優勢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為感性負載,電流向右續流。
      自舉電路 MOS管驅動 原理
      MOS管Q開通
      假設此時的自舉電容C3已經充滿電,為14V。
      當PWM為1時,Q1實現導通,C端的電壓為低,接著Q2的B端電壓也為低,Q2導通;
      這時Q2的E端電壓為14V,經過Q2、D2、R4以后MOS管G端大概為12V,Q管(MOS)導通。在這里我們可以得知,自舉電源的電壓需要比MOS管驅動電壓高約2V。
      此后Q3的B端電壓高于E端,Q3則關斷。
      自舉電路 MOS管驅動 原理
      Q管導通以后,VM(電機M為感性負載)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 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14V+24V=38V。
      隨后,38V電壓經過Q2、D2、R4持續給Q管的G端供電。
      最后便達到了Q管的S端和G端被同時抬高至24V,且Vgs=12V。
      接著我們來說MOS管Q關斷的情況:
      自舉電路 MOS管驅動 原理
      當PWM變為0時,Q1斷開,Q2的BE沒有了電流路徑,Q2就會斷開。這時自舉電容的泄Vgs=0,Q管則關閉。
      電機M(感性負載)電流向右續流,電流通過Q管的體二極管進行續流,此時C3電容右端電壓為-0.7V,無法起到升壓作用。二極管D1導通,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繼續循環步驟。
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