最近在公司碰到MOS驅(qū)動芯片損壞的問題，啃了一些資料后還算搞明白了點(diǎn)東西，來分享一些其中的基本原理吧。

應(yīng)用于電機(jī)控制的MOS電路基本上都是橋式逆變拓?fù)洌壳坝泻芏鄬ｉT應(yīng)用于這種場景的驅(qū)動芯片，基本上把最關(guān)鍵的的驅(qū)動控制結(jié)構(gòu)集成在了內(nèi)部，我們只要根據(jù)它推薦的外圍電路來搭建就可以很完善的應(yīng)用。

電路原理：

如上圖 Q1，Q2作為上下管工作時(shí)只能有一個(gè)管子導(dǎo)通，同時(shí)導(dǎo)通會造成電源直接到地短路直接炸管。VS連接負(fù)載，電壓是浮動的，當(dāng)下管導(dǎo)通時(shí)，VS被拉到GND，也可以為負(fù)壓Vn;當(dāng)上管導(dǎo)通時(shí)，VS被拉到直流源主電壓。

驅(qū)動MOS管完全導(dǎo)通的電壓在15V左右，即MOS管的GS之間要保持15V左右的穩(wěn)定壓差。既然VS端是浮動的，那么Q1的柵極電壓也應(yīng)該疊加在VS上隨著VS的變化而變化，讓VGS的壓差始終穩(wěn)定，這樣才能正常驅(qū)動上MOS管。如何保持這個(gè)壓差呢，那就需要靠自舉電容Cboot和自舉二極管Dboot。

電路分析：

當(dāng)下管Q2導(dǎo)通，自舉電容通過自舉二極管，被供電電壓VDD瞬間充電。

當(dāng)驅(qū)動上管Q1導(dǎo)通時(shí)，驅(qū)動芯片內(nèi)部的結(jié)構(gòu)如下圖，是也是一組上下MOS管控制輸出驅(qū)動，通過導(dǎo)通內(nèi)部上MOS，自舉電容通過其給外部上管驅(qū)動GS供電，關(guān)斷時(shí)內(nèi)部下MOS導(dǎo)通，使得驅(qū)動外部的MOS管GS寄生電容有放電的路徑，從而達(dá)到快速關(guān)斷的目的。(電阻Rboot作用是充電周期內(nèi)限流，二極管Dboot作用是在上管完全導(dǎo)通的時(shí)候，防止電容通過供電回路放電)。

整個(gè)電路的基本原理就是這樣，但也會有兩個(gè)問題：

1.自舉電容進(jìn)行初始化啟動和充電受限的問題

啟動時(shí)，在某些條件下，自舉二極管可能處于反偏，上管Q1的導(dǎo)通時(shí)間不足，自舉電容不能保持所需要的電荷，從而使驅(qū)動能力不足。如圖所示，在Vdc到自舉電阻之間串聯(lián)一個(gè)啟動電阻Rstart，在上電時(shí)對自舉電阻充電，可以解決這個(gè)問題。

2. VS端產(chǎn)生的負(fù)壓問題

上管斷開的時(shí)候，我們的負(fù)載電機(jī)線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，線圈中的電流會阻止電流的降低，于是瞬間切換到下管的體二極管上續(xù)流。由于寄生電感Ls1，Ls2的的存在，VS會感應(yīng)出負(fù)壓，這個(gè)值VS=-Ls*di/dt，幅值的大小取決于寄生電感Ls。

如果VS幅值過大，又會產(chǎn)生三個(gè)問題

①自舉電容過壓;Cboot的壓降等于VDD-VS，VS為負(fù)壓，相當(dāng)于負(fù)壓越大，電容兩端承受的壓差越大。

②當(dāng)這個(gè)負(fù)壓超過驅(qū)動芯片的極限電壓，芯片也會損壞。

③上管Q1的Vgs=Vg-Vs，因?yàn)榇藭r(shí)上管關(guān)斷，所以Vg=0，也就代表著Vgs的幅值等于VS的絕對值，當(dāng)這個(gè)值超過MOS管的門限閾值電壓，上管就會導(dǎo)通，這時(shí)上下管同時(shí)導(dǎo)通，管子就會炸裂。

解決方案

①在自舉二極管前面的限流電阻，取值不能太大，一般取5-10Ω，用來限制自舉電容的充電電流，防止充電時(shí)電流過大損壞，同時(shí)可緩解VS端負(fù)壓造成的影響。自舉電容也可以并聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓二極管，防止MOS管產(chǎn)生的浪涌電流造成損壞，同時(shí)讓電容兩端電壓更穩(wěn)定。

②在下管Q2的DS之間可以并聯(lián)一個(gè)低壓降的肖特基二極管。當(dāng)上管關(guān)斷時(shí)，VS產(chǎn)生的負(fù)壓就會被鉗位，一般管壓降為0.7V。VS負(fù)壓也就被限制在-0.7V。

總結(jié)：

1.由于上管的開啟需要自舉電容對其放電，為了保證上端的正常開關(guān)，需要調(diào)節(jié)PWM，給自舉電容預(yù)留一段充電時(shí)間。

2.自舉電容取值一般以無感或低感的電容為好，另外PCB布局上充放電回路要盡量短，減少走線的寄生電管，避免產(chǎn)生LC振蕩。

3.自舉二極管Dboot一般考慮導(dǎo)通電流和反向耐壓值。自舉二極管用于自舉電容的充電，當(dāng)上管開啟時(shí)，它承受著MOS管漏極相等的電壓，所以二極管反向承受電壓要大于供電電壓。如果VS為負(fù)壓，反向耐壓則>VP+負(fù)壓 的電壓之和。一般選用反向耐壓和反向恢復(fù)時(shí)間性能都較好的快恢復(fù)二極管。

審核編輯：湯梓紅