「电路分析」PWM速度控制6：MOSFET半桥开关

这篇文章被写为关于pwm电机控制的第6节。然而，即使您不遵循其余的文章，它还是非常相关的。

之前有一篇文章，简要说明如何在半桥PWM控制器中开关MOSFET。本文从这一点出发，给出了更多的细节，并讨论了一些更好的点。

第一张图是第一篇文章中的图。第二个显示栅极驱动波形（在驱动MOSFET上）和漏极上产生的pwm波形。当然，他们有些理想化了。

在A点，没有低边MOSFET栅极电压-MOSFET关闭，所以它的漏极电压很高。任何电机电流现在都在hiside MOSFET中循环。

在A点附近的某个栅极电压下，损耗mosfet开始导通。可能有许多MOSFET并联，它们可能并不完全平衡，因此有些可能会先于其他MOSFET启动。这就是硅的正温度系数有用的地方：任何提前开启的MOSFET都会变得更热，所以它的R打开（ds）增加，这往往会减慢它的启动，平衡MOSFET之间的电流。

指2QD电路，MOSFET栅极电压上升的速率（主要）由1K拉起到引脚14对两个电容器（C10和C11）充电的速率控制。

从A到E的整个通电周期约为1µS。“缓慢”（在200nS内，从B到C的时间）MOSFET中的电流逐渐增大，直到MOSFET传导整个电机电流。一直以来，这些低侧MOSFET的传导小于整个电机电流，其余的电机电流一定还在某处，它仍然在顶部MOSFET中循环。要想在顶部mosfet中流动，这必须是向前偏移的。

因此，在电流积累阶段（B-C），驱动mosfet在它们之间有完整的电池电压。因此，在MOSFET:V中，这是一个巨大的损耗期复写的副本x一米/2（电源电压乘以平均MOSFET电流）。

当飞轮MOSFET停止导电时，漏极电压现在开始自由下降。但是现在另一个效应发生了：在MOSFET内部有一个“巨大”的电容，连接在栅极和漏极之间（Cgd公司). 当MOSFETs源极漏极电压下降时，它必须放电，而且它只能通过吸收栅极驱动电流来实现。对于BUZ100S，这个Cgs公司通常引用为615 pF。以36V的电压放电615pF，需要很大的电流。在这一点上，在C和D之间的栅极驱动波形中有一个明显可见的“平台”，大约为300nS。

有趣的是，如果栅极驱动电流是有限的（正如它必须的那样），阶地周期会延长。阶跃期也是高损耗的，底部MOSFET承载着全电机电流，平均电压为电池的一半。

由此看来，MOSFET开关应尽可能快地进行，以获得最佳效率。不幸的是，还有其他的折衷，例如，如果你快速切换，你可能会期望一个高水平的辐射r.f.谐波干扰。

另外，如果你试图把驱动MOSFET开得太快，你正试图从顶部MOSFET快速移除飞轮电流-顶部MOSFET的栅极驱动已经关闭（希望如此），顶部MOSFET的体二极管将导通。现在MOSFET体二极管并不是二极管中最快的：BUZ100S的规格规定了最大160nS的关断时间。如果你接近这个速率，底部的MOSFET现在不仅要传导电机电流，还要在漏极电压下降之前传导顶部MOSFET的衰减关断电流。

在E点，栅极波形达到最大值：MOSFET早已开启。现在电机上的电池电压已满，电机电流将从现在开始增加，直到驱动mosfet关闭。当驱动mosfet关闭时，电机的电感使电流保持循环，电机电流略有衰减。如果电机的电感太小，那么在循环过程中，电流的“纹波”变得显著，降低了电机的效率，正是这一点决定了最小工作频率。有趣的是，对于任何一个商用电机来说，选择20kHz左右的最小值就足够了。

在F点，栅极电压关闭。现在，如果你看2QD电路，可用于关闭的驱动器基极电流是LM339可以吸收的全部电流（通常为16mA）乘以PNP驱动器的增益。栅极电压很快被移除，可能是400nS，是的，有一个可能是100nS的“后平台”。

驱动MOSFET的关闭与它的开启方式正好相反。这需要时间，而且，一旦它不再传导全部电机电流，源飞轮达到全电源电压，通过飞轮二极管/MOSFET将电机电流的平衡转储，因此还有另一对高损耗时间，最初MOSFET上的电压升高，允许飞轮开始导通，然后Rds公司随着驱动MOSFET中电流的衰减和顶部MOSFET以二极管模式导通而进一步降低。

只有当顶部的mosfet以二极管的形式传导整个电机电流后，它们才能安全地变成电阻而不是二极管。

当然，在底部MOSFET开始传导电流之前，必须移除顶部MOSFET栅极驱动器，或者在最坏的情况下（这实际上提供了最佳效率），可以在电流降到零时从顶部MOSFET移除栅极驱动器。

一个可以杀死MOSFET的东西是一个高能噪声尖峰，到达错误的时间。电动机有电刷和换向器。换向器和碳刷装置产生电弧，特别是在旧的和磨损的情况下，电弧是宽带噪声的良好来源。电机和控制器之间有电线。电线充当传输线。准确地说，在有限的时间内，电机产生的波形是正确的。如果真是这样的话，据说MOSFET中的FET代表“火****晶体管”。

在MOSFET开关等方面可能会有更多的东西需要添加，但是前面的内容应该给读者一个很好的理解。