PWM之MOS管推動
PWM MOS管驅(qū)動實際是將PWM信號經(jīng)過MOS進行功率放大,將PWM信號變成具備一定功率輸出或有一定電流灌入能力的PWM波形。其常見的電路有PWM MOS管底邊驅(qū)動,半橋輸出、H橋輸出和三相全橋輸出。
其具體應用有如下應用:
PWM MOS管底邊驅(qū)動:常見于斬波器(串勵電機控制器)、反激式開關(guān)電源功率驅(qū)動、Boost升壓電路、N型信號功率放大等各類電路中。
半橋輸出:常見于高頻諧振電源電路、大功率電磁爐等
H橋:兩個半橋構(gòu)成一個H橋,常見于開關(guān)電源、高頻焊機、大功率電磁爐、單相逆變器、有刷電機驅(qū)動等
三相全橋:常見在變頻器、伺服驅(qū)動、無刷電機驅(qū)動等相關(guān)電機的驅(qū)動方面
根據(jù)以上我們做出以下常見電路:
PWMMOS管底邊驅(qū)動:
此電路中,PWM信號驅(qū)動Q1,Q1具備較強的光電流能力,此電路可以控制有刷電機單向旋轉(zhuǎn)、可以驅(qū)動大功率繼電器、LED、指示燈等相關(guān)負載。此電路中C10與D5構(gòu)成滅弧電路,C10抑制Q1關(guān)斷瞬間,J6第二腳的電壓瞬間上升,通過C10,將此時刻的電壓上升斜率降低,給D5二極管續(xù)流相應提供了一個反應時間。D5具備續(xù)流的作用,Q1關(guān)斷后,負載電流不能瞬間消失,當J6 第二腳電壓大于第1腳電壓時,電流會通過D5進行回饋到VCC_12中。
半橋輸出:如下圖是一個IR2103的典型半橋驅(qū)動電路
其中IR2103是典型的半橋驅(qū)動芯片,半橋驅(qū)動芯片目前市面上有很多,諸如FAN7382、FAN7390、IR2101、IR2102、IR2103、IR2108、IR2113、NCP5106、NCP5181、NCP5304、ADuM3223、ADuM4223等等。
其中圖中所示:
C1 為IR2103 邏輯電源濾波電容;
C2為高邊MOS驅(qū)動電源自舉電容;
C3為高壓電源濾波電容;
HIN為高邊驅(qū)動信號,高有效;
LIN為底邊驅(qū)動信號,低有效;
D1二極管為高邊電源續(xù)流二極管,通過與C2自舉電容、負載端(TO LOAD)脈沖波形配合,完成VB高邊電源的電壓舉升。
注:半橋在工作時,Q1與Q2不能同時打開,若同時打開,會導致電源通過兩個MOS管對地短路而造成電路永久性損壞。
該電路中,PWM控制HIN與LIN端,可實現(xiàn)控制MOS管輸出,達到PWM功率放大的作用。其中MOS管中都內(nèi)嵌續(xù)流二極管,因此在實際電路設計中,沒有額外的追加續(xù)流二極管。
關(guān)于半橋的詳細工作特性及工作流程,我們會專門拿出一節(jié)來講解,我們會設計到MOS管驅(qū)動特性、普通PWM與互補PWM控制半橋的注意點,如何防止MOS管損壞,MOS管選型注意事項等。
H橋電路:
H橋電路就是兩個半橋電路中間加一個負載,該電路結(jié)構(gòu)形狀類似于大寫的“H”,因此成為H橋基本電路,如下圖所示:
其中QA、QB、QC、QD可以三極管、MOS管或IGBT,其中低壓直流電機驅(qū)動或小功率電源驅(qū)動中采用N-MOS管較多,小信號、小功率采用互補性三極管或MOS管,輸入高壓大功率電源、大功率高頻爐、大功率焊機會采用IGBT;
兩邊半橋采用半橋驅(qū)動芯片驅(qū)動,PWN信號通過控制半橋芯片,實現(xiàn)H橋的驅(qū)動。從而實現(xiàn)電機的驅(qū)動,電源諧振電路驅(qū)動,高頻諧振電路驅(qū)動。
三相全橋是由三個半橋構(gòu)成三相負載驅(qū)動的電路。其基本結(jié)構(gòu)如下
其中
VT1、VT4、D1、D4構(gòu)成一個半橋
VT3、VT6、D3、D6構(gòu)成一個半橋
VT5、VT2、D5、D2構(gòu)成一個半橋
三相全橋電路常見在三相逆變器、變頻器、伺服驅(qū)動、無刷電機驅(qū)動等相關(guān)電機的驅(qū)動方面,生活中涉及到的東西有電動自行車驅(qū)動器、電動汽車驅(qū)動器、電動大巴驅(qū)動器、供水管道電機驅(qū)動、供熱管道電機驅(qū)動、樓宇排風電機驅(qū)動、變頻空調(diào)電機驅(qū)動等等。
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