應(yīng)用于電機(jī)控制的MOS電路基本上都是橋式逆變拓?fù)?,而目前有很多?zhuān)門(mén)應(yīng)用于這種場(chǎng)景的驅(qū)動(dòng)芯片,基本上把最關(guān)鍵的的驅(qū)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)集成在了內(nèi)部,我們只要根據(jù)它推薦的外圍電路來(lái)搭建就可以很完善的應(yīng)用。
當(dāng)下管Q2導(dǎo)通,自舉電容通過(guò)自舉二極管,被供電電壓VDD瞬間充電。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)上管Q1導(dǎo)通時(shí),驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部的結(jié)構(gòu)如下圖,是也是一組上下MOS管控制輸出驅(qū)動(dòng),通過(guò)導(dǎo)通內(nèi)部上MOS,自舉電容通過(guò)其給外部上管驅(qū)動(dòng)GS供電,關(guān)斷時(shí)內(nèi)部下MOS導(dǎo)通,使得驅(qū)動(dòng)外部的MOS管GS寄生電容有放電的路徑,從而達(dá)到快速關(guān)斷的目的。(電阻Rboot作用是充電周期內(nèi)限流,二極管Dboot作用是在上管完全導(dǎo)通的時(shí)候,防止電容通過(guò)供電回路放電)
整個(gè)電路的基本原理就是這樣,但也會(huì)有兩個(gè)問(wèn)題:
1.自舉電容進(jìn)行初始化啟動(dòng)和充電受限的問(wèn)題
啟動(dòng)時(shí),在某些條件下,自舉二極管可能處于反偏,上管Q1的導(dǎo)通時(shí)間不足,自舉電容不能保持所需要的電荷,從而使驅(qū)動(dòng)能力不足。如圖所示,在Vdc到自舉電阻之間串聯(lián)一個(gè)啟動(dòng)電阻Rstart,在上電時(shí)對(duì)自舉電阻充電,可以解決這個(gè)問(wèn)題。
2. VS端產(chǎn)生的負(fù)壓?jiǎn)栴}
上管斷開(kāi)的時(shí)候,我們的負(fù)載電機(jī)線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),線圈中的電流會(huì)阻止電流的降低,于是瞬間切換到下管的體二極管上續(xù)流。由于寄生電感Ls1,Ls2的的存在,VS會(huì)感應(yīng)出負(fù)壓,這個(gè)值VS=-Ls*di/dt,幅值的大小取決于寄生電感Ls。
如果VS幅值過(guò)大,又會(huì)產(chǎn)生三個(gè)問(wèn)題
①自舉電容過(guò)壓;Cboot的壓降等于VDD-VS,VS為負(fù)壓,相當(dāng)于負(fù)壓越大,電容兩端承受的壓差越大。
②當(dāng)這個(gè)負(fù)壓超過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片的極限電壓,芯片也會(huì)損壞。
③上管Q1的Vgs=Vg-Vs,因?yàn)榇藭r(shí)上管關(guān)斷,所以Vg=0,也就代表著Vgs的幅值等于VS的絕對(duì)值,當(dāng)這個(gè)值超過(guò)MOS管的門(mén)限閾值電壓,上管就會(huì)導(dǎo)通,這時(shí)上下管同時(shí)導(dǎo)通,管子就會(huì)炸裂。
①在自舉二極管前面的限流電阻,取值不能太大,一般取5-10Ω,用來(lái)限制自舉電容的充電電流,防止充電時(shí)電流過(guò)大損壞,同時(shí)可緩解VS端負(fù)壓造成的影響。自舉電容也可以并聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓二極管,防止MOS管產(chǎn)生的浪涌電流造成損壞,同時(shí)讓電容兩端電壓更穩(wěn)定。
②在下管Q2的DS之間可以并聯(lián)一個(gè)低壓降的肖特基二極管。當(dāng)上管關(guān)斷時(shí),VS產(chǎn)生的負(fù)壓就會(huì)被鉗位,一般管壓降為0.7V。VS負(fù)壓也就被限制在-0.7V。
總結(jié):
1.由于上管的開(kāi)啟需要自舉電容對(duì)其放電,為了保證上端的正常開(kāi)關(guān),需要調(diào)節(jié)PWM,給自舉電容預(yù)留一段充電時(shí)間。
2.自舉電容取值一般以無(wú)感或低感的電容為好,另外PCB布局上充放電回路要盡量短,減少走線的寄生電管,避免產(chǎn)生LC振蕩。
3.自舉二極管Dboot一般考慮導(dǎo)通電流和反向耐壓值。自舉二極管用于自舉電容的充電,當(dāng)上管開(kāi)啟時(shí),它承受著MOS管漏極相等的電壓,所以二極管反向承受電壓要大于供電電壓。如果VS為負(fù)壓,反向耐壓則>VP+負(fù)壓 的電壓之和。一般選用反向耐壓和反向恢復(fù)時(shí)間性能都較好地快恢復(fù)二極管。
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