电机硬件基础--MOS管自举电路的原理学习笔记

本章专业名词:振铃、杂散电感、自举、米勒平台


一、什么是自举电路?自举电路有何作用?

以H桥为例,当右下MOS导通,左上MOS导通后,MOS管S极电压升压为VM,G极电压还是VM。Vgs为0,MOS管仅开通一瞬间变关闭,因此需要将MOS管G极与S极同时升压,以维持MOS管导通,故称自举。



二、自举电路的原理

如下是分立元件构成的自举电路,下面详细解释其工作过程。



1.当PWM为1时,Q1导通,之后,Q2导通,14V电源电压经过二极管与R4分压后,降压为12V作用在MOS管G极。三极管Q3,Vb>Ve,Q3导通。H桥左上MOS导通,S极电压被抬升到24V。之后,由于自举电容的电压不可突变特性,自举电容左端电压被抬升为24V+14V=38V,该38V经Q2、D2、R4通路作用到MOS管G极,抬升G极电压为38V,为此MOS管导通。

2.自举电容储能能力有限,经过步骤1后,如果一直给G极供电,电容电荷释放完后,MOS管G极重新回到12V,Vgs=0,MOS管关闭,自举电路失效。因此需要给自举电容充电。


3.当PWM为0时,Q1关断,之后,Q2关断。Q3的Vb=0,Ve=12V,故Q3导通。之后,MOS管Vgs=0,MOS管关断。电机电感呈感性,电流无法突变,故电流在H桥下回路流通,MOS管左下续流二极管导通,使自举电容负极性端电压为-0.7V。此时自举二极管失效,14V电源电压给自举电容充电。

4.自举电容充电完成后,重复1过程,整个PWM周期完成


三、注意事项

1.为了防止振铃产生,需要在G极串联20欧作用的电阻,同时并联反向二极管以加速MOS管关断。
2.为了减小米勒效应造成的MOS管发热,可在MOS管G极与S极直接并联10nf电容。
2.MOS管G、S极直接需要接下拉电阻,以防MOS管误导通。
3.自举电容应足够大


四、相关链接

有关振铃与米勒效应,此处不再赘述,相关链接如下:
1.振铃浅谈开关电源中的振铃 - 知乎 (zhihu.com)
2.米勒效应MOS管:臭名昭著的米勒效应 - 知乎 (zhihu.com)

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