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[求助] 图腾柱电路原理如何分析?

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一粒金砂(中级)

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发表于 2019-1-11 14:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
自己想做一个控制直流电机正反转得电路,在网上搜了一些资料,发现用H桥做电机驱动电路可以实现,自己想用4个三极管搭建一个H桥,但是具体的原理分析,还是一知半解,如线图1,这个是我在网上搜到的电路图,电路是由两个图腾柱电路构成的,然后把它拆开,先分析一个图腾柱电路,如下图2(左侧为pwn输入端,右侧为输出端),假设输入为高电平,此时Q3导通(这是由于Vbc > 0.7V),a点为低电平,现在该如何分析e点的电平?(如果Q1需要导通,应该要有Vae > 0.7V;如果Q2要导通,因该要有Vea > 0.7V,这样分析应该没有错吧),求大侠帮忙分析分析,小弟感激不尽!!!

图1

图1

图2

图2


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maychang

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发表于 2019-1-11 15:46 | 显示全部楼层
“现在该如何分析e点的电平?”

当电流由OUT端流出时(电流方向向右),e点较a点低0.7V。当电流由OUT端流入时(电流方向向左),e点较a点高0.7V。


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发表于 2019-1-11 17:32 | 显示全部楼层
分析时结合整体电路,注意PWM信号的高低,使得Q2的PNP和Q1的NPN不同时导通用此h桥路驱动电机运转,对角线上的一对三极管导通,同侧三极管不能同时通,,
PWM1和PWM2的信号产生的设置,死区时间等,这是驱动电机的关键


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2019-1-11 18:36 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2019-1-11 15:46
“现在该如何分析e点的电平?”

当电流由OUT端流出时(电流方向向右),e点较a点低0.7V。当电流由OUT端流 ...

我想说的是,现在已知a点的电平为低了,e点的电平不明,不知道是Q1导通还是Q2导通,我在网上看别人用MOS管搭建H桥,上桥的mos(也就是现在Q1的位置),需要加一个自举电路,保证MSO管的Vgs>Vth,MOS管才能导通。

点评

“我在网上看别人用MOS管搭建H桥,上桥的mos(也就是现在Q1的位置),需要加一个自举电路,保证MSO管的Vgs>Vth,MOS管才能导通。” 也正是由于N沟MOS管门极需要高于源极3V甚至6~8V才能够充分导通,P沟管门极要低  详情 回复 发表于 2019-1-11 19:00
“我在网上看别人用MOS管搭建H桥,上桥的mos(也就是现在Q1的位置),需要加一个自举电路,保证MSO管的Vgs>Vth,MOS管才能导通。” MOS管与BJT不同,BJT只要基极高于发射极一点(0.7V)即可导通,MOS管门极至少要高  详情 回复 发表于 2019-1-11 18:56
“现在已知a点的电平为低了,e点的电平不明,不知道是Q1导通还是Q2导通” 如果a点电平为低,那么e点电平不可能超过(0.2+0.7)V,其中0.2V是Q3集电极-发射极压降,0.7V是Q2发射结压降。也就是前一图中电机左端电位最  详情 回复 发表于 2019-1-11 18:50


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2019-1-11 18:44 | 显示全部楼层
qwqwqw2088 发表于 2019-1-11 17:32
分析时结合整体电路,注意PWM信号的高低,使得Q2的PNP和Q1的NPN不同时导通用此h桥路驱动电机运转,对角线上 ...

我现在想知道的是e点的电平,按照我提问时说的,假设pwm输入为低电平,那么a点也为低电平,如果e点为高电平的话,那么Q2就会导通,如果e点为低电平的话,那么两个管子到不导通(因为a点和e点都为低电平),现在就是想确定,e点电平状态,是VCC还是GND,或者说是VCC到GND之间的某一个值?也谢谢你的回到!

点评

"e点电平状态,是VCC还是GND,或者说是VCC到GND之间的某一个值?" e点既不是VCC也不是GND,只是和out接到电机后,通路上的2个点而已,OUT端流出时,e点较a点低0.7V。OUT端流入时,e点较a点高0.7V。二楼已答过。  详情 回复 发表于 2019-1-11 20:05


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maychang

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发表于 2019-1-11 18:50 | 显示全部楼层
_earth 发表于 2019-1-11 18:36
我想说的是,现在已知a点的电平为低了,e点的电平不明,不知道是Q1导通还是Q2导通,我在网上看别人用MOS ...

“现在已知a点的电平为低了,e点的电平不明,不知道是Q1导通还是Q2导通”
如果a点电平为低,那么e点电平不可能超过(0.2+0.7)V,其中0.2V是Q3集电极-发射极压降,0.7V是Q2发射结压降。也就是前一图中电机左端电位最多0.9V。此时前图中Q1导通,PWM1必定为高,PWM2必定为低,前图中Q2关断,Q14导通而Q16关断。电机右端电位高于左端电位。

点评

接着你的来说(图1),如果Q14导通,那么Q14发射极的电压为VCC-0.2,此时Q14基极为VCC(Q2关断),现在Q14基极电压没有较发射机电压高0.7V,那Q14不得马上又截止了。(个人分析,不对之处还望指出)  详情 回复 发表于 2019-1-12 09:54


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maychang

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发表于 2019-1-11 18:56 | 显示全部楼层
_earth 发表于 2019-1-11 18:36
我想说的是,现在已知a点的电平为低了,e点的电平不明,不知道是Q1导通还是Q2导通,我在网上看别人用MOS ...

“我在网上看别人用MOS管搭建H桥,上桥的mos(也就是现在Q1的位置),需要加一个自举电路,保证MSO管的Vgs>Vth,MOS管才能导通。”

MOS管与BJT不同,BJT只要基极高于发射极一点(0.7V)即可导通,MOS管门极至少要高于源极3V(早期的大功率管要6~8V)才能够导通。所以前一图中Q13Q14Q15Q16改MOS管,仅靠VCC不能使Q13Q14充分导通(电机任一端要比VCC低至少3V)。所以,自举是必须的。另外,如果用互补MOS,两支下管(P沟管)也不能充分导通,P沟管门极要比源极低3V或者6~8V才能够充分导通。


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maychang

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发表于 2019-1-11 19:00 | 显示全部楼层
_earth 发表于 2019-1-11 18:36
我想说的是,现在已知a点的电平为低了,e点的电平不明,不知道是Q1导通还是Q2导通,我在网上看别人用MOS ...

“我在网上看别人用MOS管搭建H桥,上桥的mos(也就是现在Q1的位置),需要加一个自举电路,保证MSO管的Vgs>Vth,MOS管才能导通。”

也正是由于N沟MOS管门极需要高于源极3V甚至6~8V才能够充分导通,P沟管门极要低于源极3V甚至6~8V才能够充分导通,所以这种互补发射极跟随电路很少使用互补MOS管构成互补源极跟随电路。


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发表于 2019-1-11 20:05 | 显示全部楼层
_earth 发表于 2019-1-11 18:44
我现在想知道的是e点的电平,按照我提问时说的,假设pwm输入为低电平,那么a点也为低电平,如果e点为高电 ...

"e点电平状态,是VCC还是GND,或者说是VCC到GND之间的某一个值?"
e点既不是VCC也不是GND,只是和out接到电机后,通路上的2个点而已,OUT端流出时,e点较a点低0.7V。OUT端流入时,e点较a点高0.7V。二楼已答过。


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 楼主| 发表于 2019-1-12 09:47 | 显示全部楼层
qwqwqw2088 发表于 2019-1-11 20:05
"e点电平状态,是VCC还是GND,或者说是VCC到GND之间的某一个值?"
e点既不是VCC也不是GND,只是和out接 ...

那也要先有e点较a点低于0.7V,才有电流从OUT端流出啊,你说的那个OUT端流出时,e点较a点低于0.7V这个是绝对成立的嘛。


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2019-1-12 09:54 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2019-1-11 18:50
“现在已知a点的电平为低了,e点的电平不明,不知道是Q1导通还是Q2导通”
如果a点电平为低,那么e点电平 ...

接着你的来说(图1),如果Q14导通,那么Q14发射极的电压为VCC-0.2,此时Q14基极为VCC(Q2关断),现在Q14基极电压没有较发射机电压高0.7V,那Q14不得马上又截止了。(个人分析,不对之处还望指出)

点评

对较大功率的驱动电路,例如中等功率开关电源或者控制电机的电路,除使用同极性管子外,必须附加电源,或者使用自举电路,否则损耗太大,不能接受。  详情 回复 发表于 2019-1-12 10:19
“如果Q14导通,那么Q14发射极的电压为VCC-0.2,此时Q14基极为VCC(Q2关断)” Q14不可能导通后发射极电压为VCC-0.2,因为Q14导通完全靠Q14基极电压,而Q14基极至多只能达到VCC,事实上Q14基极只能达到VCC减去R29  详情 回复 发表于 2019-1-12 10:17


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maychang

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发表于 2019-1-12 10:17 | 显示全部楼层
_earth 发表于 2019-1-12 09:54
接着你的来说(图1),如果Q14导通,那么Q14发射极的电压为VCC-0.2,此时Q14基极为VCC(Q2关断),现在Q1 ...

“如果Q14导通,那么Q14发射极的电压为VCC-0.2,此时Q14基极为VCC(Q2关断)”

Q14不可能导通后发射极电压为VCC-0.2,因为Q14导通完全靠Q14基极电压,而Q14基极至多只能达到VCC,事实上Q14基极只能达到VCC减去R29压降(R29中电流就是Q14基极电流)。所以,Q14发射极电压只能达到VCC减去R29压降再减去0.7V。
Q14集电极-发射极之间电压0.2V,只有在Q14基极电压超过VCC,比VCC还要高0.5~0.6V时才可能发生。要使Q14基极高于VCC,那只能靠自举电路或者附加电源。
这种靠VCC提供两支上管基极电流的方式,两支上管不能进入饱和(集电极电压低于基极电压),所以这种方式的损耗较大。同样两支下管也不可能饱和。所以,这种方式只能用于较小功率的驱动电路。

点评

接着问,假设现在电机要正转(电流方向,从左至右),那么就需Q13和Q16导通,假设现在Q13的基极为高电平(Q1截止),如果Q13要导通,就要有Q13的基极电压大于发射极电压0.7V,但现在Q13的发射极连着电机的一端,电机  详情 回复 发表于 2019-1-12 10:51


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maychang

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发表于 2019-1-12 10:19 | 显示全部楼层
_earth 发表于 2019-1-12 09:54
接着你的来说(图1),如果Q14导通,那么Q14发射极的电压为VCC-0.2,此时Q14基极为VCC(Q2关断),现在Q1 ...

对较大功率的驱动电路,例如中等功率开关电源或者控制电机的电路,除使用同极性管子外,必须附加电源,或者使用自举电路,否则损耗太大,不能接受。


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2019-1-12 10:51 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2019-1-12 10:17
“如果Q14导通,那么Q14发射极的电压为VCC-0.2,此时Q14基极为VCC(Q2关断)”

Q14不可能导通后发射极 ...

接着问,假设现在电机要正转(电流方向,从左至右),那么就需Q13和Q16导通,假设现在Q13的基极为高电平(Q1截止),如果Q13要导通,就要有Q13的基极电压大于发射极电压0.7V,但现在Q13的发射极连着电机的一端,电机另外一端也没有直接接地,而是连着Q16的发射极,只有当Q16导通的时候,才能把Q13的发射极拉低,Q13才能导通,反过来,如果要Q16导通, 那就需要Q13先导通,把Q16的发射极拉高,Q16才能导通,所以这里出现了一个死循环,Q13要导通,先要Q16先导通,通过电机把Q13的发射极拉低,Q16要导通,先要Q13先导通,通过电机把Q16的发射极拉高。不知我这样分析对不对,不对之处还望指出!

点评

楼主忽视一点,Q13和Q16同时导通是因为有不同的PWM在前端控制,,, Q16的集电极连接的是GND, 把对管导通时的电流回路走一遍就彻悟 没有那么多假设  详情 回复 发表于 2019-1-12 11:49


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maychang

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发表于 2019-1-12 11:02 | 显示全部楼层
“所以这里出现了一个死循环”这句之前都对。
但是,没有电机(电机开路),Q13和Q16也是导通的(条件是PWM1为低,PWM2为高),只不过流过Q13和Q16的电流非常小而已(至少流过Iceo的电流)。

点评

如何理解这个Iceo(这个叫啥电流),你说,电机开路,那你怎么知道Q13的基极电压会比发射极电压高0.7V,Q15应该是截止的(按照你说的PWM1为低,PWM2为高),电机也开路了,那不就相当于Q13的发射极悬空呢?  详情 回复 发表于 2019-1-12 11:17


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 楼主| 发表于 2019-1-12 11:17 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2019-1-12 11:02
“所以这里出现了一个死循环”这句之前都对。
但是,没有电机(电机开路),Q13和Q16也是导通的(条件是PWM1 ...

如何理解这个Iceo(这个叫啥电流),你说,电机开路,那你怎么知道Q13的基极电压会比发射极电压高0.7V,Q15应该是截止的(按照你说的PWM1为低,PWM2为高),电机也开路了,那不就相当于Q13的发射极悬空呢?

点评

电机开路,Q1关断,Q13基极经R28接到VCC,注意此时Q15中有Iceo流过(Q15的穿透电流),Q15的Iceo提供了Q13的基极电流,故而可以判断Q13发射极比基极低零点几伏特(由于电流很小,发射结压降也小,可能只有0.3~0.4V)。  详情 回复 发表于 2019-1-12 11:57
“如何理解这个Iceo(这个叫啥电流)” 这个电流,通常叫穿透电流,就是集电极-发射极之间施加正常电压,基极开路时的集电极电流。 找了找小功率管datasheet,没有找到穿透电流数据,只找到Icbo。Icbo是集电极-基  详情 回复 发表于 2019-1-12 11:38


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一粒金砂(中级)

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发表于 2019-1-12 11:33 | 显示全部楼层
我只是路过打酱油的,嘿嘿


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maychang

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发表于 2019-1-12 11:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 maychang 于 2019-1-12 12:00 编辑
_earth 发表于 2019-1-12 11:17
如何理解这个Iceo(这个叫啥电流),你说,电机开路,那你怎么知道Q13的基极电压会比发射极电压高0.7V,Q ...

“如何理解这个Iceo(这个叫啥电流)”
这个电流,通常叫穿透电流,就是集电极-发射极之间施加正常电压,基极开路时的集电极电流。
找了找小功率管datasheet,没有找到穿透电流数据,只找到Icbo。Icbo是集电极-基极之间施加PN结反向电压时的集电极电流(实际上就是PN结漏电流)。Iceo大致上是Icbo乘以该管电流放大倍数。下面是8050的datasheet中Icbo和Iebo。
Iceo.png



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发表于 2019-1-12 11:49 | 显示全部楼层
_earth 发表于 2019-1-12 10:51
接着问,假设现在电机要正转(电流方向,从左至右),那么就需Q13和Q16导通,假设现在Q13的基极为高电平 ...

楼主忽视一点,Q13和Q16同时导通是因为有不同的PWM在前端控制,,,
Q16的集电极连接的是GND,
把对管导通时的电流回路走一遍就彻悟
没有那么多假设

点评

那也不代表Q16的发射结连接了地啊,那Q13的发射极还是悬空啊  详情 回复 发表于 2019-1-12 12:21


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maychang

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发表于 2019-1-12 11:57 | 显示全部楼层
_earth 发表于 2019-1-12 11:17
如何理解这个Iceo(这个叫啥电流),你说,电机开路,那你怎么知道Q13的基极电压会比发射极电压高0.7V,Q ...

电机开路,Q1关断,Q13基极经R28接到VCC,注意此时Q15中有Iceo流过(Q15的穿透电流),Q15的Iceo提供了Q13的基极电流,故而可以判断Q13发射极比基极低零点几伏特(由于电流很小,发射结压降也小,可能只有0.3~0.4V)。

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是不是可以这样Q15的Iceo致使Q13的发射极拉地了,所以Q13才能导通,但这样的话,电流不就不过电机,直接从VCC流到GND,那不就短路呢?  详情 回复 发表于 2019-1-12 12:33
故而可以判断Q13发射极比基极低零点几伏特(由于电流很小,发射结压降也小,可能只有0.3~0.4V)。 既然只有0.3~0.4V,那Q13还导通吗?  详情 回复 发表于 2019-1-12 12:12


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