大电流H桥电机驱动电路-自举电路-KIA MOS管

自举电路

作用(yong)：在高端(duan)和(he)低端(duan)MOS管中(zhong)提到过(guo)，由于负载(zai)（电机）相对(dui)于高端(duan)和(he)低端(duan)的位置不同，而MOS的开启条件(jian)为Vgs>Vth，这便会导致想要高端(duan)MOS导通(tong)，则其栅极对(dui)地所需的电压较大(da)。

补充说明(ming)：因(yin)为低端(duan)MOS源(yuan)极(ji)(ji)接地，想要导(dao)通(tong)只需要令(ling)其栅(zha)(zha)极(ji)(ji)电压(ya)大于开启电压(ya)Vth。而(er)高端(duan)MOS源(yuan)极(ji)(ji)接到负载，如果高端(duan)MOS导(dao)通(tong)，那么其源(yuan)极(ji)(ji)电压(ya)将上升到H桥驱动电压(ya)，此时如果栅(zha)(zha)极(ji)(ji)对地电压(ya)不变，那么Vgs可能(neng)小(xiao)于Vth，又关断。因(yin)此想要使(shi)高端(duan)MOS导(dao)通(tong)，必须想办法使(shi)其Vgs始终大于或一段时间内大于Vth（即栅(zha)(zha)极(ji)(ji)电压(ya)保持大于电源(yuan)电压(ya)+Vth）。

自举电路工作流程图：

以下(xia)电路(lu)图均只画出半桥，另外一半工作原理相同因此省略。

假定Vcc=12V，VM=7.4V，MOS管的开启电(dian)压Vth=6V。

（1）.第一(yi)阶段：首先(xian)给IN和(he)SD对应的控(kong)制(zhi)信号(hao)，使(shi)HO和(he)LO通过左侧的内部控(kong)制(zhi)电(dian)(dian)(dian)路（使(shi)上(shang)下两对互补的PMOS和(he)NMOS对应导通），分别输出(chu)低电(dian)(dian)(dian)平和(he)高电(dian)(dian)(dian)平。

此时，外部H桥的(de)高端MOS截止，低端MOS导通，电机电流顺着②线(xian)流通。同时VCC通过自举(ju)(ju)二(er)极管（①线(xian)）对(dui)自举(ju)(ju)电容(rong)充电，使电容(rong)两端的(de)压差(cha)为Vcc=12V。

（2）.第(di)二阶(jie)段(duan)：此阶(jie)段(duan)由芯片内部自动产生，即死区控制阶(jie)段(duan)（在(zai)H桥中介(jie)绍过(guo)(guo)，不能使上(shang)下两个MOS同时(shi)导(dao)通(tong)，否(fou)则VM直接通(tong)到GND，短(duan)路烧(shao)毁）。HO和LO输出均为低电(dian)(dian)平，高低端MOS截止，之前加在(zai)低端MOS栅(zha)极上(shang)的电(dian)(dian)压通(tong)过(guo)(guo)①线放电(dian)(dian)。

（3）.第(di)三阶段(duan)：通过IN和SD使左(zuo)侧的(de)内(nei)部MOS管如图(tu)所示导通。由(you)于电容上(shang)的(de)电压(ya)不(bu)能突变，此时(shi)(shi)自举电容上(shang)的(de)电压(ya)（12V）便可(ke)以加(jia)到(dao)高端MOS的(de)栅(zha)极(ji)和源极(ji)上(shang)，使得(de)高端MOS也可(ke)以在一定时(shi)(shi)间内(nei)保持导通。

此时高(gao)端(duan)MOS的源极对地电(dian)压(ya)≈VM=7.4V，栅极对地电(dian)压(ya)≈VM+Vcc=19.4V，电(dian)容两端(duan)电(dian)压(ya)=12V，因此高(gao)端(duan)MOS可以(yi)正常(chang)导通。

（此时，自举(ju)二极管两端的压差(cha)=VM，因此在选择二极管时，需(xu)要保证二极管的反向耐(nai)压值(zhi)大(da)于VM。）

注意(yi)：因为此时电(dian)容在持续(xu)放电(dian)，压(ya)差会逐渐(jian)减小。最后，电(dian)容正(zheng)极对地(di)电(dian)压(ya)（即高端MOS栅(zha)极对地(di)电(dian)压(ya)）会降到Vcc，那么高端MOS的栅(zha)源电(dian)压(ya)便≈Vcc-VM=12V-7.6V=4.4V < Vth=6V，高端MOS仍然会关断。

补充总结：

因此想要(yao)使高(gao)(gao)端MOS连续导通，必须令自举(ju)电容(rong)不断充(chong)放电，即(ji)循环工作(zuo)在(zai)上述的(de)三个阶段（高(gao)(gao)低端MOS处于轮流导通的(de)状态(tai)，控制信号输入(ru)PWM即(ji)可），才(cai)能保证高(gao)(gao)端MOS导通。自举(ju)二(er)极管(guan)主要(yao)是用来当电容(rong)放电时(shi)，防止回流到(dao)VCC，损(sun)坏(huai)电路。

但是(shi)，在(zai)对上面(mian)的(de)(de)驱动(dong)板(ban)进行实(shi)际测(ce)试时会(hui)发现，不需要(yao)令其(qi)高(gao)低端(duan)MOS轮流导通也可(ke)以(yi)正常工作，这是(shi)因为(wei)即使自举电(dian)容放电(dian)结束，即高(gao)端(duan)MOS的(de)(de)栅(zha)源电(dian)压(ya)下降(jiang)到4.4V仍然大于LR7843的(de)(de)Vth=2.3V。

那么(me)在上述驱动(dong)板中，自举电路就没有作用了吗?当然(ran)不是(shi)，由(you)于MOS管的(de)特性，自举电路在增加栅源电压的(de)同时，还可(ke)令MOS管的(de)导(dao)通(tong)电阻(zu)减(jian)小，从而减(jian)少发热(re)损耗，因此仍(reng)然(ran)建议采(cai)用轮(lun)流导(dao)通(tong)的(de)方式(shi)，用自举电容(rong)产生的(de)大压差使MOS管导(dao)通(tong)工作。

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