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一种非隔离MOS管驱动电路-模仿电源管理芯片驱动结构

一种非隔离MOS管驱动电路-模仿电源管理芯片驱动结构

我是根据电源管理芯片内部MOSFET驱动结构修改的。

大家看看!

  [2013-9-2更新]

原理图附件:Protel 99 SE 版本: 99 SE [2013-9-2更新]

                    Altium Desiger summer 09 版本:AD 09  [2013-9-2更新]

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2013-08-29 23:19

解释说明:

『主功率管Q1截止时』:LX端为零电位,此时BS端(C5的左端)为12V-0.3V,此时如果PWM为低则有Q2 P管导通,Q3 N管截止,则主功率管Q1的栅极为11.7V高于源极LX,管子导通,同时C5充电至11.7V。

『主功率管Q1导通后』:LX端的值为Vin,这里假设为40V,此时BS端(C5的左端)就变为11.7+Vin=51.7V,此时仍保持主功率管Q1的栅极高于源极LX 11.7V,Q1保持导通。由于二极管D2的单向导电性,BS端不会向+12V电源灌电流,保证+12V安全。

当PWM为高时,比较简单,不做详细分析,大家都懂得。

这也是该设计的巧妙之处,用于『非隔离』的驱动。所以这里的『C5』是非常重要的(D2也是必须的),并不是简单的滤波这些的。但同时也有一个问题就是,C5 的容值需要根据开关频率进行选择。如果开关频率低,C5 容值小的情况可能造成C5放电使栅极源极压差小于导通电压而使主功率管Q1提前关断,所以如果开关频率低则选择大点的C5,如果开关频率高则选择小点的C5节约成本。

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abccba
LV.9
3
2013-08-29 23:27

 

按st.you老师的提示改了Q2,不过会有交叉导通,用双极管共射级好一些。这样一来,驱动对管的PWM基础电平就不是原来的地了,还需要加电平提升电路。

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2013-08-30 12:48
@abccba
[图片] 按st.you老师的提示改了Q2,不过会有交叉导通,用双极管共射级好一些。这样一来,驱动对管的PWM基础电平就不是原来的地了,还需要加电平提升电路。

您好!abccba 团长,我不太认同您的观点,详情请您看我的2帖解释,你看看是否有道理!
我这里设计的是『非隔离式』的,如果按照您的画法则+12V的地必须与主功率电路的地隔离(不共地),否则二极管被地短路。我的电路是可以共地的,所以才需要C5以及D2的。
我的驱动电路的GND与主功率的GND图标不同是为了画PCB时提醒自己分开布线减小干扰最后一点相接,并不是GND标错了。

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st.you
LV.9
5
2013-08-30 13:46
@不懂代码不会画板
解释说明:『主功率管Q1截止时』:LX端为零电位,此时BS端(C5的左端)为12V-0.3V,此时如果PWM为低则有Q2P管导通,Q3N管截止,则主功率管Q1的栅极为11.7V高于源极LX,管子导通,同时C5充电至11.7V。『主功率管Q1导通后』:LX端的值为Vin,这里假设为40V,此时BS端(C5的左端)就变为11.7+Vin=51.7V,此时仍保持主功率管Q1的栅极高于源极LX11.7V,Q1保持导通。由于二极管D2的单向导电性,BS端不会向+12V电源灌电流,保证+12V安全。当PWM为高时,比较简单,不做详细分析,大家都懂得。这也是该设计的巧妙之处,用于『非隔离』的驱动。所以这里的『C5』是非常重要的(D2也是必须的),并不是简单的滤波这些的。但同时也有一个问题就是,C5的容值需要根据开关频率进行选择。如果开关频率低,C5容值小的情况可能造成C5放电使栅极源极压差小于导通电压而使主功率管Q1提前关断,所以如果开关频率低则选择大点的C5,如果开关频率高则选择小点的C5节约成本。
你把PMOS的体内二极管画出来看看
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abccba
LV.9
6
2013-08-30 14:38
@不懂代码不会画板
您好!abccba团长,我不太认同您的观点,详情请您看我的2帖解释,你看看是否有道理!我这里设计的是『非隔离式』的,如果按照您的画法则+12V的地必须与主功率电路的地隔离(不共地),否则二极管被地短路。我的电路是可以共地的,所以才需要C5以及D2的。我的驱动电路的GND与主功率的GND图标不同是为了画PCB时提醒自己分开布线减小干扰最后一点相接,并不是GND标错了。
 
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abccba
LV.9
7
2013-08-30 14:39
@st.you
你把PMOS的体内二极管画出来看看
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2013-08-30 21:01
@st.you
你把PMOS的体内二极管画出来看看
 

 您好!您是认为+12V经过Body Diode(体内二极管)到地的情况吗?是不会的! 您看看上图。
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2013-08-30 21:03
@不懂代码不会画板
 [图片] 您好!您是认为+12V经过BodyDiode(体内二极管)到地的情况吗?是不会的!您看看上图。

哦!还有可能通过Q2 P管的Body Diode 到达主功率管的栅极。

等等我看看!

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2013-08-30 21:09
@abccba
[图片] 
其实,不考虑管子长时间导通使C5 (BS 端)电压下降,Vgs 的电压保持在11.7V之间(G极51.7V ,S极40V)满足主功率管导通条件。
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2013-08-30 21:43
@st.you
你把PMOS的体内二极管画出来看看

仿真图形:

P管和N管都接低电平:

 

P管和N管都接高电平:
 

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2013-09-02 21:57
@abccba
[图片] 按st.you老师的提示改了Q2,不过会有交叉导通,用双极管共射级好一些。这样一来,驱动对管的PWM基础电平就不是原来的地了,还需要加电平提升电路。

嗯!我也把Q2 倒了一下,并仿真,是可以的!您也提到“交叉导通”的问题,确实是存在的! 在驱动对管临界导通点,P管认为是低而导通,同时N管认为是高也导通。

您说“需要加电平提升电路”,我想问的是“电平提升电路是怎样的,可否告知,能有图示最好了”。还有我想问的是“是否还有其他的解决方案?”

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abccba
LV.9
13
2013-09-03 00:03
@不懂代码不会画板
嗯!我也把Q2倒了一下,并仿真,是可以的!您也提到“交叉导通”的问题,确实是存在的!在驱动对管临界导通点,P管认为是低而导通,同时N管认为是高也导通。您说“需要加电平提升电路”,我想问的是“电平提升电路是怎样的,可否告知,能有图示最好了”。还有我想问的是“是否还有其他的解决方案?”

电平提升电路是我说的,不知道专业说法是什么。就是前级的PWM低电平参考是对地的,而后级图上的PWM输入,低电平参考是对Q1Q3源极的,后者比前者有时候电压高很多,有时候又是接近地,需要将PWM高低电平从地提升到较高的Q1Q3源极电压,而不影响电路正常工作。

 

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