博主头像
唐波比的学习笔记

始于梦想,基于创新,成于实干

  • 累计撰写 71 篇文章
  • 累计创建 2 个标签

目录

数字硬件设计基础1:驱动电路理论基础

1.驱动电路的定义

    驱动电路(Drive Circuit),位于控制电路和负载(主)电路之间,用来对控制电路的信

号进行放大的中间电路(即放大控制电路的信号使其能够驱动负载电路),称为驱动电路。

控制电路:各类单片机 MCU、处理器 CPU 等

驱动电路:晶体管与 MOS 管组成的放大电路,开关电路;驱动芯片(IC)。

负载电路:电机、继电器、LED 灯、音频设备等。

2.驱动电路的基本任务

     驱动电路的基本任务,就是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求,转换

为加在电力电子器件控制端和公共端之间,可以使其开通或关断的信号。对半控型器件只需

提供开通控制信号,对全控型器件则既要提供开通控制信号,又要提供关断控制信号,以保

证器件按要求可靠导通或关断。

3.优良的驱动电路对变换器性能的影响

1.提高系统可靠性

2.提高变换效率(开关器件开关、导通损耗)

3.减小开关器件应力(开/关过程中)

4.降低 EMI/EMC

4.低端驱动与高端驱动

     解析 MOS 管 和 三极管 高端驱动与低端驱动的区别,应用原理什么是高端驱动、什么是低端驱动。

高端驱动:

       MOS / 三极管 一端接电源 VCC,另一端和负载相连,由负载再接到 GND 地。正常情况下,没有控制信号的时候,开关管不导通,负载中没有电流流过,即负载处于断电状态;反之,如果控制信号有效的时候,打开开关管,于是电流从电源正端经过高端的开关管,然后经过负载流出,负载进入通电状态,从而产生响应的动作。基本的驱动原理图如图所示。

   MOS 管相对于负载在电势的高端,其中 D 直接连接电源,S 通过负载接地。对于 NMOS,只有当 Vgs 大于开启电压时,MOS 管才能导通。

   所以当未导通时,S 处于一个不能确定的电位。即使让 Vgs 大于开启电压,DS 导通后,DS 电位相等,同为电源电位,除非 G 极电位比电源电位还高,否则不能保持导通状态。而对于 PMOS,只有到 Vgs 小于一个值,MOS 才能导通。

  

    所以当未导通时,S 处于一个不确定的电位。若让 Vgs 小于开启电压,使 DS 导通,DS同为电源电位,还是能保持 Vgs 小于开启电压,是 MOS 保持导通状态。

   所以一般使用 PNP 晶体管,PMOS 管。

低端驱动:

   低端功率开关驱动的原理非常简单,就是负载一端直接和电源正端相连,另外一端直

接和开关管相连,正常情况下,没有控制信号的时候,开关管不导通,负载中没有电流流过,即负载处于断电状态;

   反之,如果控制信号有效的时候,打开开关管,于是电流从电源正端经过负载,然后经过功率开关流出,负载进入通电状态,从而产生响应的动作。基本的驱动原理图如图所示。

  低端驱动,MOS 管相对于负载在电势的低端,其中 D 通过负载接电源,S 直接接地。

对于 NMOS,只有当 Vgs 大于开启电压时,MOS 管才能导通。

当控制信号提供一个高电平时可以轻而易举的让 Vgs 大于开启电压,提供低电平时也

可以可靠的让 Vgs 小于开启电压。

而对于 PMOS,只有到 Vgs 小于一个值,MOS 才能导通。


如果需要让 PMOS 导通,需要控制信号提供一个负电压才可以,一般我们的控制信号

很少有负电压的情况,所以显然 PMOS 不合适低端驱动。

所以一般使用 NPN 晶体管,NMOS 管。

总结:

高端驱动是指在负载的供电端进行开关操作,低端驱动是指在负载的接地端进行开关

操作。

PMOS 适合作为高端驱动,NMOS 适合作为低端驱动。但是由于工艺等各方面的原因。

在大电流情况下,通常仍把 NMOS 作为高端驱动。于是,为了保证高端驱动的 NMOS 的

Vgs 保持大于开启电压。我们会使用半桥驱动芯片。半桥驱动芯片把高端驱动的 NMOS 的

S 极作为参考地,输出一个恒定的开启电压,来控制 MOS 的导通








那年今日11 月 13 日