H桥驱动电路烧坏N-MOS管经验分享

只看该作者 · 2021-11-4 22:32

#申请原创# 如题，最近需要驱动直流12V马达，需要控制其正反转，于是就想到了用H桥来驱动，硬件电路如下：

其中PWM1和PWM2接单片机的IO口，
Q11 Q12 Q13 Q14为N-MOS，型号为AO3400
Q15 Q16为P-MOS，型号为AO3401
CN1接12V马达
当PWM1=0,PWM2=1,Q11截至，则Q15截至，Q13导通；Q12导通，Q14截至，Q16导通。CN1马达电流从右到左，定义为正转。

当PWM1=1,PWM2=0,Q11截至，则Q15导通，Q13截至；Q12导通，Q14导通，Q16截至。CN1马达电流从左到右，定义为反转。

当PWM1=1,PWM2=1,则Q15，Q16导通，Q13 Q14截至，无法形成回路，马达不转。

当PWM1=0,PWM2=0,则Q15，Q16截至，Q13 Q14导通，无法形成回路，马达不转。

以上是对这个简单的H桥电路的基本分析，理论很美好，现实很残酷，在通电一瞬间闻到了淡淡的焦味，此时我还不信邪，继续让其通电，然后就冒火花了，事已至此，我只能断电。烧了好几个管子之后，发现确实是我的电路设计的有问题，那么是哪里出问题了呢，首先我查看3400和3401的规格书，会不会是Vgs的电压过大，如下图可以看到VGS是±12V，那么我刚刚是12V会不会到了临界值所以烧坏了呢，于是我把vcc调低，改为10V，发现依旧会把管子烧坏，看来不是这个的问题。

看来不对，那就继续分析问题，通过观察，我发现烧坏的都是下面的N-MOS，那么为什么会烧坏呢，只能是电流过大把管子烧坏的，唯一的可能就是上下桥臂同时导通才有短路电流过大，可是PWM1和PWM2两两组合只有四种可能，结果如上图，根本不可能短路。那么有没有什么可能会造成上下桥臂同时短路呢，而且都是上电瞬间烧管子，似乎有点眉目了。分析的原因为上电瞬间，PWM1和PWM2的信号不稳，可能造成Q11和Q12不完全导通，如下图，可能会让A点电压介于0-12V之间，譬如6V，这样Q15和Q13都导通，相当于12V和gnd短路了，于是就会烧MOS管了。

理论分析完成，然后进行修改，就是要让PWM1和PWM2的信号从不稳定变为稳定，此时想到的就是上/下拉电阻了，于是就在Q11和Q12处加两个下拉电阻，如下图，修改完之后再次通电测试，呕吼，没有烧焦的气味了，于是至此，H桥会烧坏MOS问题告一段落。

PS：如下图，左边为3400-NMOS,右边为3401-PMOS
可以看到，他们实物的三个极都是一样的，都是1-G;2-S;3-D
那么如何判断这个管子是N-MOS还是P-MOS呢，可以通过MOS内部的体二极管判断。
对于3400-NMOS来说，将万用表打到二极管挡位，红色接2-S,黑色接3--D，会发现有0.5V左右的电压。
对于3401-NMOS来说，将万用表打到二极管挡位，红色接3--D,黑色接2-S，会发现有0.5V左右的电压。

PPS:虽然烧MOS的问题解决了，但是上面的这个电路图应该还有改善的地方，当然直接用上面的电路图来做一个直流电机的驱动也可以实现，问题不大。
有如下几个问题可供各位兄弟讨论
1.A处是否需要加一个电阻，可否起到限流保护的作用。
2.B处是否要加二极管，具体怎么加我不太清楚，看到网上有这样的说法，没太懂。
3.我发现烧坏的都是下桥臂的NMOS，是因为NMOS相比PMOS更容易坏吗，还是巧合。