大電流H橋電機(jī)驅(qū)動電路-自舉電路-KIA MOS管

自舉電路

作用：在高端和低端MOS管中提到過，由于負(fù)載（電機(jī)）相對于高端和低端的位置不同，而MOS的開啟條件為Vgs>Vth，這便會導(dǎo)致想要高端MOS導(dǎo)通，則其柵極對地所需的電壓較大。

補(bǔ)充說明：因為低端MOS源極接地，想要導(dǎo)通只需要令其柵極電壓大于開啟電壓Vth。而高端MOS源極接到負(fù)載，如果高端MOS導(dǎo)通，那么其源極電壓將上升到H橋驅(qū)動電壓，此時如果柵極對地電壓不變，那么Vgs可能小于Vth，又關(guān)斷。因此想要使高端MOS導(dǎo)通，必須想辦法使其Vgs始終大于或一段時間內(nèi)大于Vth（即柵極電壓保持大于電源電壓+Vth）。

自舉電路工作流程圖：

以下電路圖均只畫出半橋，另外一半工作原理相同因此省略。

假定Vcc=12V，VM=7.4V，MOS管的開啟電壓Vth=6V。

（1）.第一階段：首先給IN和SD對應(yīng)的控制信號，使HO和LO通過左側(cè)的內(nèi)部控制電路（使上下兩對互補(bǔ)的PMOS和NMOS對應(yīng)導(dǎo)通），分別輸出低電平和高電平。

此時，外部H橋的高端MOS截止，低端MOS導(dǎo)通，電機(jī)電流順著②線流通。同時VCC通過自舉二極管（①線）對自舉電容充電，使電容兩端的壓差為Vcc=12V。

（2）.第二階段：此階段由芯片內(nèi)部自動產(chǎn)生，即死區(qū)控制階段（在H橋中介紹過，不能使上下兩個MOS同時導(dǎo)通，否則VM直接通到GND，短路燒毀）。HO和LO輸出均為低電平，高低端MOS截止，之前加在低端MOS柵極上的電壓通過①線放電。

（3）.第三階段：通過IN和SD使左側(cè)的內(nèi)部MOS管如圖所示導(dǎo)通。由于電容上的電壓不能突變，此時自舉電容上的電壓（12V）便可以加到高端MOS的柵極和源極上，使得高端MOS也可以在一定時間內(nèi)保持導(dǎo)通。

此時高端MOS的源極對地電壓≈VM=7.4V，柵極對地電壓≈VM+Vcc=19.4V，電容兩端電壓=12V，因此高端MOS可以正常導(dǎo)通。

（此時，自舉二極管兩端的壓差=VM，因此在選擇二極管時，需要保證二極管的反向耐壓值大于VM。）

注意：因為此時電容在持續(xù)放電，壓差會逐漸減小。最后，電容正極對地電壓（即高端MOS柵極對地電壓）會降到Vcc，那么高端MOS的柵源電壓便≈Vcc-VM=12V-7.6V=4.4V < Vth=6V，高端MOS仍然會關(guān)斷。

補(bǔ)充總結(jié)：

因此想要使高端MOS連續(xù)導(dǎo)通，必須令自舉電容不斷充放電，即循環(huán)工作在上述的三個階段（高低端MOS處于輪流導(dǎo)通的狀態(tài)，控制信號輸入PWM即可），才能保證高端MOS導(dǎo)通。自舉二極管主要是用來當(dāng)電容放電時，防止回流到VCC，損壞電路。

但是，在對上面的驅(qū)動板進(jìn)行實際測試時會發(fā)現(xiàn)，不需要令其高低端MOS輪流導(dǎo)通也可以正常工作，這是因為即使自舉電容放電結(jié)束，即高端MOS的柵源電壓下降到4.4V仍然大于LR7843的Vth=2.3V。

那么在上述驅(qū)動板中，自舉電路就沒有作用了嗎?當(dāng)然不是，由于MOS管的特性，自舉電路在增加?xùn)旁措妷旱耐瑫r，還可令MOS管的導(dǎo)通電阻減小，從而減少發(fā)熱損耗，因此仍然建議采用輪流導(dǎo)通的方式，用自舉電容產(chǎn)生的大壓差使MOS管導(dǎo)通工作。

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