圖騰柱介紹
圖騰柱就是上下各一個(gè)三極管,上管為NPN,c極(集電極)接正電源,下管為PNP,c極(集電極)接地。兩個(gè)b極(基極)接一起,接輸入,上管和下管的e極(發(fā)射極)接到一起,接輸出,像一個(gè)"圖騰柱"。用同一信號(hào)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)b極。驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高時(shí),NPN導(dǎo)通;信號(hào)為低時(shí),PNP導(dǎo)通。利用兩個(gè)晶體管構(gòu)成推挽輸出。 用來匹配電壓,或者提高IO口的驅(qū)動(dòng)能力。
上下兩個(gè)輸出管,從直流角度看是串聯(lián),兩管聯(lián)接處為輸出端。上管導(dǎo)通下管截止輸出高電平,下管導(dǎo)通上管截止輸出低電平,如果電路邏輯可以上下兩管均截止則輸出為高阻態(tài)。
在開關(guān)電源中,類似的電路常稱為半橋。
電路變種
一種是兩管全用NPN,但是下管通過一個(gè)反相器接到輸入,也起到同樣作用;
還有一種是下管的e接到地,兩管之間靠一個(gè)穩(wěn)壓管代替負(fù)電源。
門電路的輸出極采用一個(gè)上電阻接一個(gè)NPN型晶體管的集電極,這個(gè)管子的發(fā)射極接下面管子的發(fā)射極同時(shí)輸出;下管的集電極接地。兩管的基極分別接前級(jí)的控制。由于此結(jié)構(gòu)畫出的電路圖有點(diǎn)兒象印第安人的圖騰柱,所以叫圖騰柱式輸出(也叫圖騰式輸出)。
圖騰柱作用
一方面增加了驅(qū)動(dòng)能力,另一方面,當(dāng)PWM的輸出端為低電平的時(shí)候,下管為MOS的結(jié)電容提供放電回路。
圖騰柱電路應(yīng)用注意問題
驅(qū)動(dòng)MOS管或IGBT管,某些管子可能需要比較大的驅(qū)動(dòng)電流或者灌電流,這時(shí)候就需要用到圖騰柱電路,在實(shí)際使用中,如果就按照?qǐng)D中所示的電路的話,往往會(huì)因?yàn)樽呔€電感與管子的結(jié)電容引起諧振而帶來問題。可以增加電路圖中的R1與D1加速放電,避免引起共振。
如果設(shè)備抗干擾能力較弱的話,圖騰柱電路很容易受到干擾而產(chǎn)生有誤動(dòng)作。為了提升圖騰柱的抗干擾能力,我們可以將電路改為下圖所示。
圖騰柱驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
圖騰柱型驅(qū)動(dòng)電路的作用在于:提升電流驅(qū)動(dòng)能力,迅速完成對(duì)于門極電荷的充電或者放電的過程。
當(dāng)某些管子可能需要比較大的驅(qū)動(dòng)電流或者灌電流,這時(shí)候就需要用到圖騰柱電路。
器件作用說明:
Qn:N BJT
Qp:P BJT
Qmos:待驅(qū)動(dòng)NMOS
Rb:基極電阻
Cb:加速電容
Rc:集電極電阻
Rg:驅(qū)動(dòng)電阻
原理分析:
左邊一個(gè)輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)Drv_b(驅(qū)動(dòng)能力很弱)通過一個(gè)圖騰柱輸出電路,從三極管的發(fā)射極公共端出來得到驅(qū)動(dòng)能力(帶載能力)大大增強(qiáng)的信號(hào)Drv_g;從能量的角度來講,弱能量信號(hào)Drv_b通過Qn和Qp的作用,從Vcc取電(獲取能量),從而變成了攜帶高能量的Drv_g信號(hào);在這個(gè)能量傳遞的過程中,Qn和Qp分別交替工作在截至和飽和狀態(tài);
具體工作過程(邏輯分析)如下:
以方波為例,1代表高電平,0代表零電平,-1代表負(fù)電平;Vb表示Qn和Qp的公共基極電壓,Vqn_c表示Qn管子的集電極電壓,Vqn_be表示Qn管子基極-發(fā)射極電壓,Vqp_be表示Qp基極-發(fā)射極電壓
當(dāng)輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)Drv_b=1則Vb=1,Vqn_be=1,由于:Qn兩端有一個(gè)Vcc電壓,即Vqn_ce=1,所以,Qn管飽和導(dǎo)通,Qn管電流主要由集電極流向發(fā)射極,Drv_g=1,這時(shí)MOS管結(jié)電容迅速充電;(Qn管飽和導(dǎo)通,能量由Vcc提供驅(qū)動(dòng)能力大大增強(qiáng))
當(dāng)輸入電壓為低電平Drv_b=0則Vb=0,Vqp_be=-1,由于MOS管上的結(jié)電容存在電壓,即Vqp_ec=1,所以,Qp管飽和導(dǎo)通,Qp管電流主要由發(fā)射極流向集電極,Drv_g=0;這時(shí)MOS管結(jié)電容迅速放電;(Qp管飽和導(dǎo)通,MOS管放電速度加快)
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