電機硬體基礎--MOS管自舉電路的原理學習筆記

本章專業名詞:振鈴、雜散電感、自舉、米勒平台


一、什麼是自舉電路?自舉電路有何作用?

以H橋為例,當右下MOS導通,左上MOS導通後,MOS管S極電壓升壓為VM,G極電壓還是VM。Vgs為0,MOS管僅開通一瞬間變關閉,因此需要將MOS管G極與S極同時升壓,以維持MOS管導通,故稱自舉。



二、自舉電路的原理

如下是分立元件構成的自舉電路,下面詳細解釋其工作過程。



1.當PWM為1時,Q1導通,之後,Q2導通,14V電源電壓經過二極體與R4分壓後,降壓為12V作用在MOS管G極。三極體Q3,Vb>Ve,Q3導通。H橋左上MOS導通,S極電壓被抬升到24V。之後,由於自舉電容的電壓不可突變特性,自舉電容左端電壓被抬升為24V+14V=38V,該38V經Q2、D2、R4通路作用到MOS管G極,抬升G極電壓為38V,為此MOS管導通。

2.自舉電容儲能能力有限,經過步驟1後,如果一直給G極供電,電容電荷釋放完後,MOS管G極重新回到12V,Vgs=0,MOS管關閉,自舉電路失效。因此需要給自舉電容充電。


3.當PWM為0時,Q1關斷,之後,Q2關斷。Q3的Vb=0,Ve=12V,故Q3導通。之後,MOS管Vgs=0,MOS管關斷。電機電感呈感性,電流無法突變,故電流在H橋下迴路流通,MOS管左下續流二極體導通,使自舉電容負極性端電壓為-0.7V。此時自舉二極體失效,14V電源電壓給自舉電容充電。

4.自舉電容充電完成後,重複1過程,整個PWM周期完成


三、注意事項

1.為了防止振鈴產生,需要在G極串聯20歐作用的電阻,同時並聯反向二極體以加速MOS管關斷。
2.為了減小米勒效應造成的MOS管發熱,可在MOS管G極與S極直接並聯10nf電容。
2.MOS管G、S極直接需要接下拉電阻,以防MOS管誤導通。
3.自舉電容應足夠大


四、相關鏈接

有關振鈴與米勒效應,此處不再贅述,相關鏈接如下:
1.振鈴淺談開關電源中的振鈴 - 知乎 (zhihu.com)
2.米勒效應MOS管:臭名昭著的米勒效應 - 知乎 (zhihu.com)

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