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一種非隔離MOS管驅動電路-模仿電源管理芯片驅動結構

一種非隔離MOS管驅動電路-模仿電源管理芯片驅動結構

我是根據電源管理芯片內部MOSFET驅動結構修改的。

大家看看!

  [2013-9-2更新]

原理圖附件: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]

歡迎大家提意見,吐槽!

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2013-08-29 23:19

解釋說明:

『主功率管Q1截止時』:LX端為零電位,此時BS端(C5的左端)為12V-0.3V,此時如果PWM為低則有Q2 P管導通,Q3 N管截止,則主功率管Q1的柵極為11.7V高于源極LX,管子導通,同時C5充電至11.7V。

『主功率管Q1導通后』:LX端的值為Vin,這里假設為40V,此時BS端(C5的左端)就變?yōu)?1.7+Vin=51.7V,此時仍保持主功率管Q1的柵極高于源極LX 11.7V,Q1保持導通。由于二極管D2的單向導電性,BS端不會向+12V電源灌電流,保證+12V安全。

當PWM為高時,比較簡單,不做詳細分析,大家都懂得。

這也是該設計的巧妙之處,用于『非隔離』的驅動。所以這里的『C5』是非常重要的(D2也是必須的),并不是簡單的濾波這些的。但同時也有一個問題就是,C5 的容值需要根據開關頻率進行選擇。如果開關頻率低,C5 容值小的情況可能造成C5放電使柵極源極壓差小于導通電壓而使主功率管Q1提前關斷,所以如果開關頻率低則選擇大點的C5,如果開關頻率高則選擇小點的C5節(jié)約成本。

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

 

按st.you老師的提示改了Q2,不過會有交叉導通,用雙極管共射級好一些。這樣一來,驅動對管的PWM基礎電平就不是原來的地了,還需要加電平提升電路。

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2013-08-30 12:48
@abccba
[圖片] 按st.you老師的提示改了Q2,不過會有交叉導通,用雙極管共射級好一些。這樣一來,驅動對管的PWM基礎電平就不是原來的地了,還需要加電平提升電路。

您好!abccba 團長,我不太認同您的觀點,詳情請您看我的2帖解釋,你看看是否有道理!
我這里設計的是『非隔離式』的,如果按照您的畫法則+12V的地必須與主功率電路的地隔離(不共地),否則二極管被地短路。我的電路是可以共地的,所以才需要C5以及D2的。
我的驅動電路的GND與主功率的GND圖標不同是為了畫PCB時提醒自己分開布線減小干擾最后一點相接,并不是GND標錯了。

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st.you
LV.10
5
2013-08-30 13:46
@不懂代碼不會畫板
解釋說明:『主功率管Q1截止時』:LX端為零電位,此時BS端(C5的左端)為12V-0.3V,此時如果PWM為低則有Q2P管導通,Q3N管截止,則主功率管Q1的柵極為11.7V高于源極LX,管子導通,同時C5充電至11.7V?!褐鞴β使躋1導通后』:LX端的值為Vin,這里假設為40V,此時BS端(C5的左端)就變?yōu)?1.7+Vin=51.7V,此時仍保持主功率管Q1的柵極高于源極LX11.7V,Q1保持導通。由于二極管D2的單向導電性,BS端不會向+12V電源灌電流,保證+12V安全。當PWM為高時,比較簡單,不做詳細分析,大家都懂得。這也是該設計的巧妙之處,用于『非隔離』的驅動。所以這里的『C5』是非常重要的(D2也是必須的),并不是簡單的濾波這些的。但同時也有一個問題就是,C5的容值需要根據開關頻率進行選擇。如果開關頻率低,C5容值小的情況可能造成C5放電使柵極源極壓差小于導通電壓而使主功率管Q1提前關斷,所以如果開關頻率低則選擇大點的C5,如果開關頻率高則選擇小點的C5節(jié)約成本。
你把PMOS的體內二極管畫出來看看
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abccba
LV.9
6
2013-08-30 14:38
@不懂代碼不會畫板
您好!abccba團長,我不太認同您的觀點,詳情請您看我的2帖解釋,你看看是否有道理!我這里設計的是『非隔離式』的,如果按照您的畫法則+12V的地必須與主功率電路的地隔離(不共地),否則二極管被地短路。我的電路是可以共地的,所以才需要C5以及D2的。我的驅動電路的GND與主功率的GND圖標不同是為了畫PCB時提醒自己分開布線減小干擾最后一點相接,并不是GND標錯了。
 
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abccba
LV.9
7
2013-08-30 14:39
@st.you
你把PMOS的體內二極管畫出來看看
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2013-08-30 21:01
@st.you
你把PMOS的體內二極管畫出來看看
 

 您好!您是認為+12V經過Body Diode(體內二極管)到地的情況嗎?是不會的! 您看看上圖。
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2013-08-30 21:03
@不懂代碼不會畫板
 [圖片] 您好!您是認為+12V經過BodyDiode(體內二極管)到地的情況嗎?是不會的!您看看上圖。

哦!還有可能通過Q2 P管的Body Diode 到達主功率管的柵極。

等等我看看!

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2013-08-30 21:09
@abccba
[圖片] 
其實,不考慮管子長時間導通使C5 (BS 端)電壓下降,Vgs 的電壓保持在11.7V之間(G極51.7V ,S極40V)滿足主功率管導通條件。
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2013-08-30 21:43
@st.you
你把PMOS的體內二極管畫出來看看

仿真圖形:

P管和N管都接低電平:

 

P管和N管都接高電平:
 

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2013-09-02 21:57
@abccba
[圖片] 按st.you老師的提示改了Q2,不過會有交叉導通,用雙極管共射級好一些。這樣一來,驅動對管的PWM基礎電平就不是原來的地了,還需要加電平提升電路。

嗯!我也把Q2 倒了一下,并仿真,是可以的!您也提到“交叉導通”的問題,確實是存在的! 在驅動對管臨界導通點,P管認為是低而導通,同時N管認為是高也導通。

您說“需要加電平提升電路”,我想問的是“電平提升電路是怎樣的,可否告知,能有圖示最好了”。還有我想問的是“是否還有其他的解決方案?”

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abccba
LV.9
13
2013-09-03 00:03
@不懂代碼不會畫板
嗯!我也把Q2倒了一下,并仿真,是可以的!您也提到“交叉導通”的問題,確實是存在的!在驅動對管臨界導通點,P管認為是低而導通,同時N管認為是高也導通。您說“需要加電平提升電路”,我想問的是“電平提升電路是怎樣的,可否告知,能有圖示最好了”。還有我想問的是“是否還有其他的解決方案?”

電平提升電路是我說的,不知道專業(yè)說法是什么。就是前級的PWM低電平參考是對地的,而后級圖上的PWM輸入,低電平參考是對Q1Q3源極的,后者比前者有時候電壓高很多,有時候又是接近地,需要將PWM高低電平從地提升到較高的Q1Q3源極電壓,而不影響電路正常工作。

 

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