以EG2133+NMOS为例讲解全桥驱动电路设计的所有知识点,包括驱动电阻,加速关断,下拉电阻,自举电路自举电容的选型和设计 |
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一、全桥驱动电路
例子: MOS管并非理想的电压控制器件 存在 C g d C_{gd} Cgd C g s C_{gs} Cgs C d s C_{ds} Cds 等结电容 或者可以定义以下的分布三个电容: 输入电容(lnput Capacitance):Ciss=Cgd十Cgs 输出电容(Output Capacitance):Cdss=Cgd+Cds 逆导电容( Reverse Transfer Capacitance):Crss=Cgd如下图所示: 这就导致给G极加上电压时,关闭和导通不是瞬间的,也有一个给 C g s C_{gs} Cgs充放电的过程。 在快速通断过程中,电路的寄生电感,寄生电容,和 C g s C_{gs} Cgs容易形成LC震荡(振铃),使得MOS管行为异常或不完全导通,发热炸管。 1.2(栅极电阻)驱动电阻图中栅极电阻R1、R4的作用是在驱动回路中提供足够的阻尼,来阻尼mos开通瞬间驱动电流的震荡,避免振铃。 该电阻取值再5~100欧姆之间,通常取10欧姆或22欧姆。 但是,如果只加R1、R4电阻,而不使用D1和D2,该电阻过大会影响导通和关断的速度。同时,如果阻值过大,mos管关断时产生很大的dV/dt使得mos管再次误开通。所以需要有D1和D2参与,加快关断 1.3加速关断D1和D2二极管的作用是加速关断,并且可以防止mos管关断时产生很大的dV/dt使得mos管再次误开通。 二极管的开关时间越小越好,整流电流越大越好,压降越小越好。 一般可以使用以下型号的二极管 1N4148W 开关二极管,但是速度很快,反向恢复时间4ns,压降1V,一般对于150mA的栅极电流,可以选用 1N5819 肖特基二极管,压降600mV,反向恢复时间10ns,平均整流电流350mA B340A 肖特基二极管,压降550mV,平均整流电流3A,一般对于350mA以上的栅极电流,可以选用。(还有B350A B360A系列) 1.4加速关断更好更快的方法(进阶使用)阿三讲的: https://www.bilibili.com/list/watchlater?oid=397162869&bvid=BV1oo4y1J7FC&spm_id_from=333.999.top_right_bar_window_view_later.content.click 知乎: https://zhuanlan.zhihu.com/p/408980691 1.5下拉电阻 R1 R4R2和R5为mos管栅源极的下拉电阻,其作用是为了给mos管栅极积累的电荷提供泄放回路,一般取值在10k~几十k这一数量级。由于该电阻阻值较大,对于mos管的开关瞬态工作情况基本没有影响。 注意,这个电阻在驱动电路的工作状态下是不起主要作用的,而是在电路停止工作的一瞬间,由于栅极电位是无法确定的,若MOS正在处于被驱动开通的状态,则其栅极会积累一定的电荷,假设此时断电,则处于高阻态的栅源极会导致这部分电荷一直被存储,就有可能会在电路下次启动的瞬间导致MOS的误开通或者栅极的击穿,为防止此类现象产生,则加一颗电阻下拉用于泄放电荷,起到保护栅极的作用。 1.6采样电阻R3R3为电流采样电阻。取值根据电流采样芯片和ADC的基准电压选取 二、自举驱动电路在高端器件开通时,自举二极管D1、D2、D3必须能够阻止高压,并且应是快恢复二极管,以减小从自举电容向电源Vcc 的回馈电荷。如果电容需要长期贮存电荷时,高温反向漏电流指标也很重要。 同样可以采用上面提到过的: 1N4148W 开关二极管,但是快速恢复二极管,速度很快,反向恢复时间4ns,压降1V,一般对于150mA的栅极电流,可以选用 1N5819 肖特基二极管,压降600mV,反向恢复时间10ns,平均整流电流350mA B340A 肖特基二极管,压降550mV,恢复时间未知,平均整流电流3A,一般对于350mA以上的栅极电流,可以选用。(还有B350A B360A系列)FR107 据说可以,但是看手册说这个反向恢复时间有点慢,500ns 2.2自举电容计算公式C g = Q C / V G E C_g = Q_C/V_{GE} Cg=QC/VGE V G E ≈ V D D − V D B o o T V_{GE} ≈ V_{DD}-V_{DBooT} VGE≈VDD−VDBooT C B o o T > = 1 0 ∗ C g C_{BooT} >= 10^* C_g CBooT>=10∗Cg 其中 V D B o o T V_{DBooT} VDBooT是自举二极管D1的管压降, V D D V_{DD} VDD是EG2133的电源电压(与VB1、2、3相同), C B o o T C_{BooT} CBooT是自举电容的容值。 如果 C g C_g Cg算出来是10.56nf,那么 C B o o T C_{BooT} CBooT取220nf,330nf,470nf等就可以。 对于C5,一般要求大于10倍的 C B o o T C_{BooT} CBooT。也需要再并联一个小容量的0.1uf的电容。 参考链接: 唐老师B站: https://www.bilibili.com/list/watchlater?oid=536389605&bvid=BV1VM411o7cs&spm_id_from=333.1245.top_right_bar_window_view_later.content.click https://www.bilibili.com/video/BV11U4y1T7Uo/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=2fbf780b86fcbd7821e27fdb6cff773e 阿三讲的: https://www.bilibili.com/list/watchlater?oid=397162869&bvid=BV1oo4y1J7FC&spm_id_from=333.999.top_right_bar_window_view_later.content.click 知乎: https://zhuanlan.zhihu.com/p/408980691 无刷电机泵升电压自动释放电路 https://blog.csdn.net/awublack/article/details/127997758nter |
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