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    • 发布时间:2024-12-23 17:57:39
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    自举电路,MOS管驱动工作原理介绍
    自举电容电路用于解决MOS管驱动电压不足的问题,通过电容升压使电压高于Vin,实现导通。在电路中,当PWM为1时,Q1导通,Q2的B端电压为低,Q2导通,Q2的E端电压为14V,经过Q2、D2、R4后,G端电压为12V,实现Q管导通。当PWM为0时,Q1断开,Q2也断开,自举电容C3的泄放电压为0,电机电流续流通过体二极管,C3电容充电完成。自举电源的电压需要比MOS管驱动电压高约2V。
    我们知道,MOS管是电压驱动型器件。当G极大于S极至少一个Vth时,MOS管才会导通。我们来看下面这个电路:
    自举电路 MOS管驱动 原理
    这里的G极是12V,但由于电阻R7流过电流时存在压降,导致G极被抬高。
    一般不是低压MOS的情况下,datasheet的驱动电压用10V或者12V,在上图电路中我们将驱动电压设为G-S= 12-8.42=3.58V,3.5V同样能实现导通,但是导通电阻会很大,导致MOS管发热。
    这时候,自举电容电路的用处就来啦。
    首先简单解释下自举电容电路
    自举,是指通过开关电源MOS管(这里指上管)和电容组成的升压电路,一般通过电源对电容充电,使其电压高于Vin。
    最简单的自举电路由一个电容构成,为了防止升高后的电压,会回灌到原始的输入电压,通常会加一个二极管。
    它的优势在于利用电容两端电压不能突变的特性来升高电压。
    那么在刚刚上述的电路问题中,我们就可以用自举电容的方法来解决。
    我们来看下面这个自举电路
    -电容的左端为VB,即Vboost,电容的右端为VS浮地;
    -C3则为自举电容;
    -M为感性负载,电流向右续流。
    自举电路 MOS管驱动 原理
    MOS管Q开通
    假设此时的自举电容C3已经充满电,为14V。
    当PWM为1时,Q1实现导通,C端的电压为低,接着Q2的B端电压也为低,Q2导通;
    这时Q2的E端电压为14V,经过Q2、D2、R4以后MOS管G端大概为12V,Q管(MOS)导通。在这里我们可以得知,自举电源的电压需要比MOS管驱动电压高约2V。
    此后Q3的B端电压高于E端,Q3则关断。
    自举电路 MOS管驱动 原理
    Q管导通以后,VM(电机M为感性负载)直接施加在Q管的S端,由于S端与电容的右端相连,自举电容C3右端被抬高,大概在24V。
    这时 电容两端的电压无法突变,电容左边的电压同样被抬高,此时14V+24V=38V。
    随后,38V电压经过Q2、D2、R4持续给Q管的G端供电。
    最后便达到了Q管的S端和G端被同时抬高至24V,且Vgs=12V。
    接着我们来说MOS管Q关断的情况:
    自举电路 MOS管驱动 原理
    当PWM变为0时,Q1断开,Q2的BE没有了电流路径,Q2就会断开。这时自举电容的泄Vgs=0,Q管则关闭。
    电机M(感性负载)电流向右续流,电流通过Q管的体二极管进行续流,此时C3电容右端电压为-0.7V,无法起到升压作用。二极管D1导通,14V电源通过D1给C3电容充电,充电完成。
    接着PWM从0切换为1继续循环步骤。
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