图腾柱电路原理如何分析？

_earth

图腾柱电路原理如何分析？ [复制链接]

 

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！！！

maychang

“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。

qwqwqw2088

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

_earth

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。

_earth

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！

maychang

_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。

maychang

_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。

maychang

_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。

qwqwqw2088

_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。

_earth

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。

_earth

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）

maychang

_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。

maychang

_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。

_earth

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！

maychang

“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)。

_earth

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？

zhuyebb

我只是路过打酱油的，嘿嘿

maychang

_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。

qwqwqw2088

_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

maychang

_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)。