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mos管驱动电流一般多少(大功率mos管驱动电路)

应用于电机控制的MOS电路基本上都是桥式逆变拓扑,而目前有很多专门应用于这种场景的驱动芯片 ,基本上把最关键的的驱动控制结构集成在了内部,我们只要根据它推荐的外围电路来搭建就可以很完善的应用。

 

 

电路原理:

如上图 Q1,Q2作为上下管工作时只能有一个管子导通 ,同时导通会造成电源直接到地短路直接炸管 。VS连接负载,电压是浮动的,当下管导通时 ,VS被拉到GND,也可以为负压Vn;当上管导通时,VS被拉到直流源主电压。

驱动MOS管完全导通的电压在15V左右 ,即MOS管的GS之间要保持15V左右的稳定压差。既然VS端是浮动的 ,那么Q1的栅极电压也应该叠加在VS上随着VS的变化而变化,让VGS的压差始终稳定,这样才能正常驱动上MOS管 。如何保持这个压差呢 ,那就需要靠自举电容Cboot和自举二极管Dboot。

电路分析:

当下管Q2导通,自举电容通过自举二极管,被供电电压VDD瞬间充电。

当驱动上管Q1导通时 ,驱动芯片内部的结构如下图,是也是一组上下MOS管控制输出驱动,通过导通内部上MOS ,自举电容通过其给外部上管驱动GS供电,关断时内部下MOS导通,使得驱动外部的MOS管GS寄生电容有放电的路径 ,从而达到快速关断的目的 。(电阻Rboot作用是充电周期内限流,二极管Dboot作用是在上管完全导通的时候,防止电容通过供电回路放电)

 

 

整个电路的基本原理就是这样 ,但也会有两个问题:

1.自举电容进行初始化启动和充电受限的问题

启动时 ,在某些条件下,自举二极管可能处于反偏,上管Q1的导通时间不足 ,自举电容不能保持所需要的电荷,从而使驱动能力不足。如图所示,在Vdc到自举电阻之间串联一个启动电阻Rstart ,在上电时对自举电阻充电,可以解决这个问题。

 

 

2. VS端产生的负压问题

上管断开的时候,我们的负载电机线圈会产生感应电动势 ,线圈中的电流会阻止电流的降低,于是瞬间切换到下管的体二极管上续流 。由于寄生电感Ls1,Ls2的的存在 ,VS会感应出负压,这个值VS=-Ls*di/dt,幅值的大小取决于寄生电感Ls 。

 

mos管驱动电流一般多少(大功率mos管驱动电路)

 

如果VS幅值过大 ,又会产生三个问题

①自举电容过压;Cboot的压降等于VDD-VS ,VS为负压,相当于负压越大,电容两端承受的压差越大。

②当这个负压超过驱动芯片的极限电压 ,芯片也会损坏。

③上管Q1的Vgs=Vg-Vs,因为此时上管关断,所以Vg=0 ,也就代表着Vgs的幅值等于VS的绝对值,当这个值超过MOS管的门限阈值电压,上管就会导通 ,这时上下管同时导通,管子就会炸裂 。

解决方案

①在自举二极管前面的限流电阻,取值不能太大 ,一般取5-10Ω,用来限制自举电容的充电电流,防止充电时电流过大损坏 ,同时可缓解VS端负压造成的影响。自举电容也可以并联一个稳压二极管 ,防止MOS管产生的浪涌电流造成损坏,同时让电容两端电压更稳定。

②在下管Q2的DS之间可以并联一个低压降的肖特基二极管 。当上管关断时,VS产生的负压就会被钳位 ,一般管压降为0.7V。VS负压也就被限制在-0.7V。

总结:

1.由于上管的开启需要自举电容对其放电,为了保证上端的正常开关,需要调节PWM ,给自举电容预留一段充电时间 。

2.自举电容取值一般以无感或低感的电容为好,另外PCB布局上充放电回路要尽量短,减少走线的寄生电管 ,避免产生LC振荡。

3.自举二极管Dboot一般考虑导通电流和反向耐压值。自举二极管用于自举电容的充电,当上管开启时,它承受着MOS管漏极相等的电压 ,所以二极管反向承受电压要大于供电电压 。如果VS为负压,反向耐压则>VP+负压 的电压之和。一般选用反向耐压和反向恢复时间性能都较好地快恢复二极管。

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