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MOSFET半桥驱动电路设计标准&工作原理

半桥驱动电路的作用在于可以通过功率管产生的交流电触发信号,产生电流驱动电机。在MOFET开关电源中,半桥驱动电路起到了关键的作用,在设计上有一定的标准和要求,具体可以参考以下内容。

MOSFET凭开关速度快、导通电阻低等优点在开关电源及电机驱动等应用中得到了广泛应用。要想使MOSFET在应用中充分发挥其性能,就必须设计-一个适合应用的最优驱动电路和参数。在应用中MOSFET一般工作在桥式拓扑结构模式下,如图1所示。

由于下桥MOSFET驱动电压的参考点为地,较容易设计驱动电路,而上桥的驱动电压是跟随相线电压浮动的,因此如何很好地驱动上桥MOSFET成了设计能否成功的关键。半桥驱动芯片由于其易于设计驱动电路、外围元器件少、驱动能力强、可靠性高等优点在MOSFET驱动电路中得到广泛应用。

桥式结构拓扑分析

图1所示为驱动三相直流无刷电机的桥式电路,其中LpcB、Ls、Lp为直流母线和相线的引线电感,电机为三相Y型直流无刷电机,其工作原理如下。

直流无刷电机通过桥式电路实现电子换相,电机工作模式为三相六状态,MOSFET导通顺序为Q1Q5→Q1Q6-→Q2Q6→Q2Q4→Q3Q4→Q3Q5。系统通过调节上桥MOSFET的PWM占空比来实现速度调节。Q1. Q5导通时,电流(I..)由VDD经Q1、电机线圈、Q5流至地线,电机AB相通电。Q1关闭、Q5导通时,电流经过Q5,Q4续流(If),电机线圈中的电流基本维持不变。

Q1再次开通时,由于Q3体二极管的电荷恢复过程,体二极管不能很快关断,因此体二极管中会有.反向恢复电流(I..)流过。由于I..的变化很快,因此在(I..)回路中产生很高的di/dt.

MOSFET半桥驱动电路工作原理

图2所示为典型的MOSFET半桥驱动电路。半桥驱动电路的关键是如何实现.上桥的驱动。图2中C1为自举电容,D1为快恢复二极管。PWM在上桥调制。当Q1关断时,A点电位由于Q2的续流而回零,此时CI通过VCC及D1进行充电。当输入信号H..开通时,上桥的驱动由CI供电。由于C1的电压不变,Vg随Vs的升高而浮动,所以C1称为自举电容。

每个PWM周期,电路都给C1充电,维持其电压基本保持不变。D1的作用是当Q1关断时为.C1充电提供正向电流通道,当Q1开通时,阻止电流反向流人控制电压VCC. D2的作用是为使上桥能够快速关断,减少开关损耗,缩短MOSFET关断时的不稳定过程。D3的作用是避免上桥快速开通时下桥的栅极电压耦合.上升(Cdv/dt)而导致上下桥穿通的现象。

 

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