大電流H橋電機驅動(dòng)電路-自舉電路-KIA MOS管
信息來(lái)源:本站 日期:2022-07-07
作用:在高端和低端MOS管中提到過(guò),由于負載(電機)相對于高端和低端的位置不同,而MOS的開(kāi)啟條件為Vgs>Vth,這便會(huì )導致想要高端MOS導通,則其柵極對地所需的電壓較大。
補充說(shuō)明:因為低端MOS源極接地,想要導通只需要令其柵極電壓大于開(kāi)啟電壓Vth。而高端MOS源極接到負載,如果高端MOS導通,那么其源極電壓將上升到H橋驅動(dòng)電壓,此時(shí)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導通,必須想辦法使其Vgs始終大于或一段時(shí)間內大于Vth(即柵極電壓保持大于電源電壓+Vth)。
以下電路圖均只畫(huà)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(kāi)啟電壓Vth=6V。
(1).第一階段:首先給IN和SD對應的控制信號,使HO和LO通過(guò)左側的內部控制電路(使上下兩對互補的PMOS和NMOS對應導通),分別輸出低電平和高電平。
此時(shí),外部H橋的高端MOS截止,低端MOS導通,電機電流順著(zhù)②線(xiàn)流通。同時(shí)VCC通過(guò)自舉二極管(①線(xiàn))對自舉電容充電,使電容兩端的壓差為Vcc=12V。
(2).第二階段:此階段由芯片內部自動(dòng)產(chǎn)生,即死區控制階段(在H橋中介紹過(guò),不能使上下兩個(gè)MOS同時(shí)導通,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(guò)①線(xiàn)放電。
(3).第三階段:通過(guò)IN和SD使左側的內部MOS管如圖所示導通。由于電容上的電壓不能突變,此時(shí)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(shí)間內保持導通。
此時(shí)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可以正常導通。
(此時(shí),自舉二極管兩端的壓差=VM,因此在選擇二極管時(shí),需要保證二極管的反向耐壓值大于VM。)
注意:因為此時(shí)電容在持續放電,壓差會(huì )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(huì )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(huì )關(guān)斷。
補充總結:
因此想要使高端MOS連續導通,必須令自舉電容不斷充放電,即循環(huán)工作在上述的三個(gè)階段(高低端MOS處于輪流導通的狀態(tài),控制信號輸入PWM即可),才能保證高端MOS導通。自舉二極管主要是用來(lái)當電容放電時(shí),防止回流到VCC,損壞電路。
但是,在對上面的驅動(dòng)板進(jìn)行實(shí)際測試時(shí)會(huì )發(fā)現,不需要令其高低端MOS輪流導通也可以正常工作,這是因為即使自舉電容放電結束,即高端MOS的柵源電壓下降到4.4V仍然大于LR7843的Vth=2.3V。
那么在上述驅動(dòng)板中,自舉電路就沒(méi)有作用了嗎?當然不是,由于MOS管的特性,自舉電路在增加柵源電壓的同時(shí),還可令MOS管的導通電阻減小,從而減少發(fā)熱損耗,因此仍然建議采用輪流導通的方式,用自舉電容產(chǎn)生的大壓差使MOS管導通工作。
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