圖騰柱驅(qū)動電路-MOS和三極管
發(fā)布時間:2025-02-12作者:admin點擊:218
最近對MOS管的驅(qū)動設(shè)計進(jìn)行相關(guān)思考和仿真,這里將一些感悟?qū)懗鰜?,僅供記錄。
使用分立器件搭建MOS驅(qū)動的話,一般會使用互補的三極管搭建圖騰柱電路,但是為什么會是圖騰柱的結(jié)構(gòu)不是半橋的結(jié)構(gòu)呢?又為什么是要用三極管呢?用MOS管不可以嗎?因為這些思考,便開始了一些仿真和實驗。
首先,下圖是經(jīng)典的圖騰柱結(jié)構(gòu),這個電路是可以正常驅(qū)動MOS的。

但是,這個電路存在一些不足之處,比如輸出的電壓總是不能到電源軌,會差一個VBE的結(jié)壓降(個人認(rèn)為是VBE,有些文章寫的是CE結(jié)壓降,但是我認(rèn)為這里是電壓跟隨器形式,輸出跟隨B極電壓),大約是0.7V左右,雖然存在這個問題,但是拿來驅(qū)動MOS是沒問題的,因為MOS也是有一個開啟電壓的,但是用著總是不太舒服。同時注意這里的三極管一般選取大電流、高放大倍數(shù)的,最好是開關(guān)三極管。
由于輸出受限,所以就引發(fā)了我的思考,下面是使用MOS搭建的類似電路。

首先要明確的是,上面電路基本不能正常工作。因為這樣也基本是電壓跟隨的形式,但是輸出會與輸入有一個MOS開啟電壓的差距,顯然比三極管大多了。由此導(dǎo)致后級的功率MOS更不能正常工作了。
然后又搭建了下面兩種半橋結(jié)構(gòu)的電路。


上面兩種電路都勉強可以工作,但是會存在驅(qū)動管上下直通的問題,導(dǎo)致驅(qū)動管有直通電流會引起較大的損耗,解決的辦法最好是加入死區(qū)控制。但是死區(qū)電路較為復(fù)雜且難以使用分立元件很好匹配,所以經(jīng)過試驗之后,引出了上面使用MOS搭建的電路,上面將MOS驅(qū)動的充放電電路使用二極管區(qū)分開來,并且使用RC對MOS的開啟信號進(jìn)行簡單延時。效果仿真還是基本可以的,但是在輸入頻率變化的時候可能會影響效果,比如在LLC電路中不一定能應(yīng)用。這種MOS半橋電路在有些驅(qū)動芯片的數(shù)據(jù)手冊上面見到過,可能使用集成電路工藝可以實現(xiàn)更好的死區(qū)匹配以實現(xiàn)這種方式。
至于上面的三極管半橋方案,因為三極管是電流驅(qū)動器件,可以用基極電流限制最大電流,也可以利用電阻或電感減緩直通的損耗,但是不建議這樣用,沒太大必要,驅(qū)動MOS的話直接用三極管搭建圖騰柱電路就可以實現(xiàn)很好的效果了。
至于死區(qū)電路,有下面的仿真。本來我想把下面電路應(yīng)用,但是發(fā)現(xiàn)MOS的電平匹配也比較麻煩,所以就以失敗暫時告終了。后面再想辦法處理吧。

上面電路核心就是利用與門將原始信號和經(jīng)過延時后的信號求與邏輯,可以延遲上升沿信號。同樣,可以使用或門來對下降沿信號進(jìn)行延遲。將設(shè)計一個小板子用來實現(xiàn)單獨PWM信號的死區(qū)生成。