「電路分析」PWM速度控制6：MOSFET半橋開關(guān)

這篇文章被寫為關(guān)于pwm電機(jī)控制的第6節(jié)。然而，即使您不遵循其余的文章，它還是非常相關(guān)的。

之前有一篇文章，簡要說明如何在半橋PWM控制器中開關(guān)MOSFET。本文從這一點(diǎn)出發(fā)，給出了更多的細(xì)節(jié)，并討論了一些更好的點(diǎn)。

第一張圖是第一篇文章中的圖。第二個顯示柵極驅(qū)動波形（在驅(qū)動MOSFET上）和漏極上產(chǎn)生的pwm波形。當(dāng)然，他們有些理想化了。

在A點(diǎn)，沒有低邊MOSFET柵極電壓-MOSFET關(guān)閉，所以它的漏極電壓很高。任何電機(jī)電流現(xiàn)在都在hiside MOSFET中循環(huán)。

在A點(diǎn)附近的某個柵極電壓下，損耗mosfet開始導(dǎo)通。可能有許多MOSFET并聯(lián)，它們可能并不完全平衡，因此有些可能會先于其他MOSFET啟動。這就是硅的正溫度系數(shù)有用的地方：任何提前開啟的MOSFET都會變得更熱，所以它的R打開（ds）增加，這往往會減慢它的啟動，平衡MOSFET之間的電流。

指2QD電路，MOSFET柵極電壓上升的速率（主要）由1K拉起到引腳14對兩個電容器（C10和C11）充電的速率控制。

從A到E的整個通電周期約為1μS?！熬徛保ㄔ?00nS內(nèi)，從B到C的時間）MOSFET中的電流逐漸增大，直到MOSFET傳導(dǎo)整個電機(jī)電流。一直以來，這些低側(cè)MOSFET的傳導(dǎo)小于整個電機(jī)電流，其余的電機(jī)電流一定還在某處，它仍然在頂部MOSFET中循環(huán)。要想在頂部mosfet中流動，這必須是向前偏移的。

因此，在電流積累階段（B-C），驅(qū)動mosfet在它們之間有完整的電池電壓。因此，在MOSFET:V中，這是一個巨大的損耗期復(fù)寫的副本x一米/2（電源電壓乘以平均MOSFET電流）。

當(dāng)飛輪MOSFET停止導(dǎo)電時，漏極電壓現(xiàn)在開始自由下降。但是現(xiàn)在另一個效應(yīng)發(fā)生了：在MOSFET內(nèi)部有一個“巨大”的電容，連接在柵極和漏極之間（Cgd公司). 當(dāng)MOSFETs源極漏極電壓下降時，它必須放電，而且它只能通過吸收柵極驅(qū)動電流來實(shí)現(xiàn)。對于BUZ100S，這個Cgs公司通常引用為615 pF。以36V的電壓放電615pF，需要很大的電流。在這一點(diǎn)上，在C和D之間的柵極驅(qū)動波形中有一個明顯可見的“平臺”，大約為300nS。

有趣的是，如果柵極驅(qū)動電流是有限的（正如它必須的那樣），階地周期會延長。階躍期也是高損耗的，底部MOSFET承載著全電機(jī)電流，平均電壓為電池的一半。

由此看來，MOSFET開關(guān)應(yīng)盡可能快地進(jìn)行，以獲得最佳效率。不幸的是，還有其他的折衷，例如，如果你快速切換，你可能會期望一個高水平的輻射r.f.諧波干擾。

另外，如果你試圖把驅(qū)動MOSFET開得太快，你正試圖從頂部MOSFET快速移除飛輪電流-頂部MOSFET的柵極驅(qū)動已經(jīng)關(guān)閉（希望如此），頂部MOSFET的體二極管將導(dǎo)通?，F(xiàn)在MOSFET體二極管并不是二極管中最快的：BUZ100S的規(guī)格規(guī)定了最大160nS的關(guān)斷時間。如果你接近這個速率，底部的MOSFET現(xiàn)在不僅要傳導(dǎo)電機(jī)電流，還要在漏極電壓下降之前傳導(dǎo)頂部MOSFET的衰減關(guān)斷電流。

在E點(diǎn)，柵極波形達(dá)到最大值：MOSFET早已開啟?，F(xiàn)在電機(jī)上的電池電壓已滿，電機(jī)電流將從現(xiàn)在開始增加，直到驅(qū)動mosfet關(guān)閉。當(dāng)驅(qū)動mosfet關(guān)閉時，電機(jī)的電感使電流保持循環(huán)，電機(jī)電流略有衰減。如果電機(jī)的電感太小，那么在循環(huán)過程中，電流的“紋波”變得顯著，降低了電機(jī)的效率，正是這一點(diǎn)決定了最小工作頻率。有趣的是，對于任何一個商用電機(jī)來說，選擇20kHz左右的最小值就足夠了。

在F點(diǎn)，柵極電壓關(guān)閉?，F(xiàn)在，如果你看2QD電路，可用于關(guān)閉的驅(qū)動器基極電流是LM339可以吸收的全部電流（通常為16mA）乘以PNP驅(qū)動器的增益。柵極電壓很快被移除，可能是400nS，是的，有一個可能是100nS的“后平臺”。

驅(qū)動MOSFET的關(guān)閉與它的開啟方式正好相反。這需要時間，而且，一旦它不再傳導(dǎo)全部電機(jī)電流，源飛輪達(dá)到全電源電壓，通過飛輪二極管/MOSFET將電機(jī)電流的平衡轉(zhuǎn)儲，因此還有另一對高損耗時間，最初MOSFET上的電壓升高，允許飛輪開始導(dǎo)通，然后Rds公司隨著驅(qū)動MOSFET中電流的衰減和頂部MOSFET以二極管模式導(dǎo)通而進(jìn)一步降低。

只有當(dāng)頂部的mosfet以二極管的形式傳導(dǎo)整個電機(jī)電流后，它們才能安全地變成電阻而不是二極管。

當(dāng)然，在底部MOSFET開始傳導(dǎo)電流之前，必須移除頂部MOSFET柵極驅(qū)動器，或者在最壞的情況下（這實(shí)際上提供了最佳效率），可以在電流降到零時從頂部MOSFET移除柵極驅(qū)動器。

一個可以殺死MOSFET的東西是一個高能噪聲尖峰，到達(dá)錯誤的時間。電動機(jī)有電刷和換向器。換向器和碳刷裝置產(chǎn)生電弧，特別是在舊的和磨損的情況下，電弧是寬帶噪聲的良好來源。電機(jī)和控制器之間有電線。電線充當(dāng)傳輸線。準(zhǔn)確地說，在有限的時間內(nèi)，電機(jī)產(chǎn)生的波形是正確的。如果真是這樣的話，據(jù)說MOSFET中的FET代表“火****晶體管”。

在MOSFET開關(guān)等方面可能會有更多的東西需要添加，但是前面的內(nèi)容應(yīng)該給讀者一個很好的理解。