这个MOS开关驱动电路有没问题

只看该作者 · 2021-1-18 10:49

谢谢找找问题 5V PWM输入信号

只看该作者 · 2021-1-18 15:35

首先，驱动前为什么需要2级放大，是驱动芯片类型的极性限制？否则前级只需要一个NPN再接图腾柱就可以了嘛。几乎所有单片机驱动类型的PWM极性可以由程序设置。
真实的驱动，哪怕放大的PWM驱动信号必须同相，则实际线路也只需要3个管子组成即可：

同极性PWM低阻抗驱动线路
注意一下：电阻的取值，严重失配的电阻，会造成管子过饱和，导致驱动波形最小占空比被限制而不能正常工作。在某些情况下，R69需要并联一个合适的加速电容用来对Q43退出饱和时间进行控制。

只看该作者 · 2021-1-18 16:52

tianxj01 发表于 2021-1-18 15:35
首先，驱动前为什么需要2级放大，是驱动芯片类型的极性限制？否则前级只需要一个NPN再接图腾柱就可以了嘛。 ...

谢谢,是的,PWM输出除了驱动电感MOS,还要同步另外一组MOS,需要同向,所以要在图腾柱前面加反向

只看该作者 · 2021-1-18 17:50

tianxj01 发表于 2021-1-18 15:35
首先，驱动前为什么需要2级放大，是驱动芯片类型的极性限制？否则前级只需要一个NPN再接图腾柱就可以了嘛。 ...

R71取 470R-510R,10-12V的驱动电压，这样驱动在这个电阻上的功耗约为200mW，这里有没办法把这个功耗降下来，后级功率不大的话，这个功耗测算太高。

只看该作者 · 2021-1-18 21:36

本帖最后由 zlf1208 于 2021-1-18 22:07 编辑

new1day 发表于 2021-1-18 17:50
R71取 470R-510R,10-12V的驱动电压，这样驱动在这个电阻上的功耗约为200mW，这里有没办法把这个功耗降下 ...

这里的MOS管驱动的前面二级采用了共射极开关电路，这种开关电路只能用在速度比较低的场合，因为共射极开关电路的开启（ON）速度较快而关闭（OFF）的速度很慢。关闭三极管的过程就是让三极管从饱和导通状态转换到截止状态，在这个过程中，CE极间的电容需要释放电荷，而此时三极管的发射结已经进入反偏状态，阻抗很高，释放电荷的速度就比较慢，导致关断时间变长，轻则影响输出信号的占空比，重则无法进入关闭而保持常开状态，严重影响电路的正常工作。作为一般的概念，板凳楼的电路，如果不采取特殊措施，其适用的开关频率不会超过100KHz。

作为学习的案例，我特意对板凳楼的电路做了仿真，一方面巩固以前获得的知识，另一方面也看看如何用简单的办法来改善电路的性能，以此与大家共同学习进步。

下面是仿真的原理图

下面是输入500KHz - 50%占空比信号的仿真结果，可以看到输出的占空比发生的极大的变化，因此此电路在500KHz下已无法正常工作

下面的波形是接入D2的效果，改善还是很明显的，但是占空比的变形还是太大

下面的波形是接入D2D3的效果，应该是比较理想的结果，占空比接近50%
这个图贴错了，不能撤销，所以请跳过这个图

接入D2D3的正确的仿真图，得到了比较理想的结果，占空比接近50%

板凳楼tianxj01老师建议在他的电路的R69上并联电容可以改善输出波形，我做了仿真，效果非常有限，一方面这个电容的取值与上下二个电阻的值有关，另一方面，即使有改善，也只能改善第二个三极管的工作状态，无法改善第一个三极管的工作状态。

这里加入低正向压降的肖特基二极管来改善三极管的关断速度，其原理来自早期TTL内部电路的结构，目的是在导通时不让三极管进入深度饱和的状态，CB间储存的电荷就少，退出饱和的时间变短。因为本电路使用了二个共射极开关，所以在每个这样的开关上都需要接入肖特基二极管。

下面是1MHz信号的仿真波形，结果依然很不错

下面是断开D2D3后，1MHz输入信号的仿真结果，三极管已经无法关闭（OFF）了，可见D2D3确有奇效。

只看该作者 · 2021-1-19 09:50

new1day 发表于 2021-1-18 17:50
R71取 470R-510R,10-12V的驱动电压，这样驱动在这个电阻上的功耗约为200mW，这里有没办法把这个功耗降下 ...

如果功耗有较高要求，则直接使用同相驱动芯片效果就好得多。
国产的驱动芯片，0.4元以下，可以提供1.5A以上个推拉电流，互补MOS输出，还可以提供双路驱动，你一路就成了。速度可喜。很有性价比的。
肖特基抗饱和本身是一个成熟的手段，对于提高方波驱动是不错的选择，2级放大像这里R70、R69并联电容效果也是很可观的，胜在无源器件，性能稳定。500KHz以下不是问题。

只看该作者 · 2021-1-19 10:59

tianxj01 发表于 2021-1-19 09:50
如果功耗有较高要求，则直接使用同相驱动芯片效果就好得多。
国产的驱动芯片，0.4元以下，可以提供1.5A以 ...

100KHz左右的频率,最好同时支持高边NMOS的,驱动IC有推荐吗

只看该作者 · 2021-1-19 11:23

new1day 发表于 2021-1-19 10:59
100KHz左右的频率,最好同时支持高边NMOS的,驱动IC有推荐吗

EG2132..........

只看该作者 · 2021-1-19 17:25

tianxj01 发表于 2021-1-19 09:50
如果功耗有较高要求，则直接使用同相驱动芯片效果就好得多。
国产的驱动芯片，0.4元以下，可以提供1.5A以 ...

用驱动IC还是无法满足一些要求,比如不共地的问题,做了这样的修正，

加了QT24和RC33 这样R71的功耗是不是就是栅极的放电了，
加了感觉画蛇添足，帮看看有没问题，谢谢。

只看该作者 · 2021-1-19 17:38

new1day 发表于 2021-1-19 17:25
用驱动IC还是无法满足一些要求,比如不共地的问题,做了这样的修正，

加了QT24和RC33 这样R71的功耗是不是 ...

你这里只是单路，驱动芯片肯定可以完全满足，哪怕是典型的浮栅驱动芯片，用下管单路就成。
至于功耗，在速度和平衡性能综合而言，分离器件怎么都打不过驱动芯片的。
这个线路复合达林顿后，功耗是下来了，但是低电平性能劣化。

只看该作者 · 2021-1-19 21:42

本帖最后由 zlf1208 于 2021-1-19 22:12 编辑

new1day 发表于 2021-1-19 17:25
用驱动IC还是无法满足一些要求,比如不共地的问题,做了这样的修正，

加了QT24和RC33 这样R71的功耗是不是 ...

我建议楼主使用驱动IC，如果您觉得一定要用分立电路，我重新做了仿真，在100KHz频率下，波形还是不错的，占空比非常接近50%，R4的功耗是原电路的三分之一，现在电路的低电平不到1V，再要降低功耗，低电平会继续抬高，对关断MOS管不利。注意：D2D3一定要用，否则波形很差的，不能满足您的要求。

下面是仿真波形

只看该作者 · 2021-1-20 10:40

zlf1208 发表于 2021-1-19 21:42
我建议楼主使用驱动IC，如果您觉得一定要用分立电路，我重新做了仿真，在100KHz频率下，波形还是不错的， ...

谢谢,准备搭个样板验证一下这个分立元件的驱动

只看该作者 · 2021-1-24 19:36

zlf1208 发表于 2021-1-19 21:42
我建议楼主使用驱动IC，如果您觉得一定要用分立电路，我重新做了仿真，在100KHz频率下，波形还是不错的， ...

照

zlf1208

的建议搭了一个电路测试了一下，R4用了510R的，输出没有接MOS，是接了一个10nf的电容。图1蓝色是输入，100Khz 80%的占空比，橙色是出来的，关断有变形，占空比也是变了。
图二是Q1 C极的波形，看来是Q1就变形了，是否与Q1管子不好有关，手头没有管子了，找了一个S9013。
另外发现把D3去掉之后根本就没有输出了，也可能是我哪里接错了。

这样的波形驱动MOS有没问题，关断损耗会占多少

图1

图2

只看该作者 · 2021-1-24 20:19

本帖最后由 zlf1208 于 2021-1-24 20:30 编辑

new1day 发表于 2021-1-24 19:36
照zlf1208的建议搭了一个电路测试了一下，R4用了510R的，输出没有接MOS，是接了一个10nf的 ...

有一个基本原则，仿真也好，搭实验电路也好，一定要用最终选定的器件型号和电路结构，否则结果会与设想的出现较大的偏差，就不容易解决问题。

这个电路存在一个缺陷，就是输出端的下降沿速度做不快，速度快了，功耗就会非常大（R4越小，下降沿越陡）。

前面做仿真，不知道你具体选用什么器件，特别是MOS管，它的特性非常关键，而你又一直没有给出明确的型号或要求，所以在仿真的时候就随便选了一个，也没有查datasheet。

10nF电容是比较大的，电路仿真的结果与你实际得到的差不多，然后我修改了参数，再仿真就好很多，但是功耗又增加了。下面是仿真的结果，再次强烈推荐你使用专用的驱动芯片，我认为驱动芯片能够满足你的要求，如果方便的话把你所详细要求或者电路图贴出来，我们可以进一步针对实际问题进行讨论。

这是把负载改为10nF的电路

这是仿真的结果

下面是把R3R4改为1K的电路

下面是仿真结果