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技術干貨周刊奉上（IGBT，環(huán)路補償，差分電路）

2023-03-03 10:00 作者:電子星球-官方 0人讀過 | 我要投稿

IGBT及隔離驅(qū)動數(shù)據(jù)書冊解讀

作者：電源技能成長記

功率器件驅(qū)動中需要對控制電路和功率電路進行電氣隔離，常用的隔離方式有三種，分別為電容隔離，變壓器隔離和光耦隔離。不同廠家所選擇的隔離方案各不相同，下面談談采用無磁芯變壓器隔離的器件，該器件的特性包括：（1）2A的軌至軌輸出電流；（2）內(nèi)置保護有Vce飽和電壓檢測、短路鉗位、主動關斷和有源密勒鉗位；（3）28V絕對最大供電電壓；（4）195/190ns最大傳輸延遲；（5）100kV/us共模瞬態(tài)抑制；（6）12/11V輸出低電壓閉鎖等。內(nèi)部框圖如圖1所示。

Pin2：去飽和保護。開關管導通時，監(jiān)測IGBT的集電極―發(fā)射極電壓Vce，若Vce大于設定的電壓（9V），K3輸出高電平，退飽和保護被觸發(fā)，IGBT被關斷。為了保護的可靠性，端口增加了消隱時間，時間長短由外部電容進行調(diào)節(jié)。

Pin7：密勒鉗位。由于存在彌勒效應，關斷時Vce電壓變化率經(jīng)電容Cgc電容耦合，在門極產(chǎn)生電壓尖峰，導致誤導通。為了解決半橋驅(qū)動中的串擾問題，增加了彌勒鉗位功能。IGBT關斷時，門極電壓小于設置的關斷電壓（2V），Pin7引腳內(nèi)部MOS導通，門極接地，抑制串擾電壓。

Pin12：準備就緒。正常工作時，該引腳輸出準備就緒信號，輸出形式為開漏輸出。

Pin13：故障輸出，低電平有效。低電壓保護和驅(qū)動信號經(jīng)過與門接入編碼器及退飽和信號經(jīng)過編碼后傳輸至控制側進行解碼，解碼后的信號接入SR觸發(fā)器S端，Q端輸出高電平，Pin13引腳內(nèi)部MOS管導通，輸出低電平。Pin13輸出低電平表示驅(qū)動發(fā)生故障。

Pin14：重置輸入，低電平有效。Pin14引腳輸入低電平，信號接至SR觸發(fā)器R端，當R端為高電平，SR觸發(fā)器被復位，輸出低電平，Pin13內(nèi)部MOS管關斷，引腳輸出高電平……

查看原文：https://www.dianyuan.com/eestar/article-5885.html

基礎小結 | 推挽輸出和開漏輸出

作者：硬件筆記本

一、推挽輸出

1.1推挽輸出的概念

推挽（push-pull）輸出是由兩個MOS或者三極管組成，兩個管子始終保持一個導通，另一個截止的狀態(tài)。

當輸入高電平時，叫做推；上管Q1導通，下管Q2關閉；

電流走向VCC→Q1→Vout。

當輸入低電平時，叫做挽；上管Q1關閉，下管Q2導通；

電流走向Vout→Q2→GND。

1.2推挽電路的特點

推挽電路最大的特點就是能夠增強輸入信號的驅(qū)動能力。

二、開漏輸出

2.1開漏輸出的概念

當使用MOS管時，稱為開漏（OD）輸出，漏極輸出。

當使用三極管時，稱為開集（OC）輸出，集電極輸出。

由于使用MOS管的情況較多，很多時候就用"開漏輸出"這個詞代替了開漏輸出和開集輸出。

2.2開漏輸出的特點

①開漏輸出的高電平?jīng)]有驅(qū)動能力

開漏輸出最主要的特性就是高電平?jīng)]有驅(qū)動能力，需要借助外部上拉電阻才能真正輸出高電平，此時，如果在集電極或漏極上增加上拉電阻，就具備了輸出高、低電平的功能……

查看原文：https://www.dianyuan.com/eestar/article-5881.html

環(huán)路補償六步法

作者：大話硬件

系統(tǒng)框圖
反饋環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)
功率級傳遞函數(shù)
PWM級傳遞函數(shù)
傳遞函數(shù)計算

如果我們把開關電源看成是不同的電路模塊拼接而成，現(xiàn)在已經(jīng)知道了每個模塊的傳遞函數(shù)，那么接下來的事情很簡單，按照閉環(huán)控制系統(tǒng)求解傳遞函數(shù)的方法求解就行。整個系統(tǒng)閉環(huán)起來就是下面這樣:

要求解上面系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，就必須知道輸入和輸出。輸出都知道是輸出電壓，但輸入是什么呢？

從上面的框圖可以看出，其實系統(tǒng)的輸入有兩個，一個是輸入電壓Vin，另外一個是參考電壓Vref。

這么說可能不夠形象，我們找個電源芯片的規(guī)格書看一下。

這個框圖可以看出，電源內(nèi)部會產(chǎn)生一個穩(wěn)定的參考電壓，將這個電壓作為輸入，輸入到環(huán)路中。

假如我們將輸入電壓作為整個系統(tǒng)的輸入，輸出就是輸出電壓，那么傳遞函數(shù)就是輸出/輸入，其實這個在前面的文章中就已經(jīng)求解出來了，也就是功率級的傳遞函數(shù)。

所以，如果輸入電壓是系統(tǒng)的輸入，輸入只經(jīng)過了系統(tǒng)的一部分。假設我們將參考電壓作為整個系統(tǒng)的輸入，輸出還是輸出電壓，那么傳遞函數(shù)……

查看原文：https://www.dianyuan.com/eestar/article-5880.html

Rdson和Vgs、Vds有怎樣的關系？

作者：硬件微講堂

1、一道問題

照例，先拋出來一道問題：Rdson和Vgs、Vds有怎樣的關系？如果Vgs增大，Rdson如何變化？如果Vds增加，Rdson又如何變化？這道題，在面試或筆試中大概率不會涉及。但是為了進一步夯實硬件技術基礎，有必要去研究下。

2、可變電阻區(qū)

在《Rdson對應MOS管的哪個工作區(qū)？》文章中，我們花大量篇幅講解Rdson是對應MOS管的可變電阻區(qū)?？勺冸娮鑵^(qū)是什么情形？如下圖所示：

首先是Vgs>Vth，將襯底中的空穴被向下排斥，襯底中的少子（電子）被向上吸引，形成反型層，產(chǎn)生N型導電溝道。接著是Vds<=Vgs-Vth，由于Vds的存在，溝道會變成梯度，兩端的寬度不均勻。滿足這兩個條件，MOS管才處于可變電阻區(qū)。

這上面的過程描述的有些簡單粗暴，如果要考慮“Rdson和Vgs的關系”，這還不夠，需要把上述過程做進一步細化。

3、Vds比較小的時候

當外部施加的Vds還比較小時，比如處于mV級別，此時的Vds電壓會在溝道內(nèi)產(chǎn)生電流id。該電流由溝道內(nèi)的自由電子構成，id的大小就取決于溝道內(nèi)自由電子的密度，而此時，電子密度是取決于Vgs的大小。

Vgs超過Vth的部分越多，導電溝道內(nèi)被吸引的自由電子越多，此時可形象地理解為溝道內(nèi)的載流子就越多，溝道寬度就越大。此時Rdson和(Vgs-Vth)呈反比，電流id和(Vgs-Vth)呈正比。

如果從導電溝道的形狀來判斷，此時由于Vds較小，溝道還處于矩形或近似矩形，未發(fā)生明顯的形變。

如果從id-Vds的輸出特性曲線來判斷，此時曲線的斜率（電導，電阻的倒數(shù)）只取決于Vgs-Vth。而我們在討論可變電阻區(qū)時，第一個前置條件就是Vgs>Vth且保持某數(shù)值不變，所以此時，輸出特性曲線的斜率是不變的，Rdson也是不變的。

以Nexperia的PMX100UNE為例，具體看一下MOS管的Id和Vds的輸出特性曲線，在Vds較小時，輸出特性曲線近似為一條直線，斜率不變，電導不變，及電阻Rdson不變。此時的Rdson不會隨Vds變化，只隨Vgs變化。Vgs不變，Rdson不變；Vgs增大，Rdson減小。

4、Vds增大到不能忽略時

在Vgs>Vth且保持不變的條件下，隨著Vds的增大，在溝道漏極一側的電壓發(fā)生了變化，原來是Vgs，現(xiàn)在變成了Vgd，即Vgs-Vds。而溝道源極一側的電壓還是Vgs，這樣溝道兩端電壓一端是Vgs(源極)，一端是Vgd(即Vgs-Vds，漏極)。由于溝道寬度是取決于柵極和溝道對應點之間的電壓，電壓的變化，導致了導電溝道寬度的不均勻。

如果從導電溝道的形狀來判斷，電壓高，則溝道寬度大；電壓低，則溝道寬度小。因為Vds為正值，所以Vgs明顯是大于Vgd（即Vgs-Vds）。表現(xiàn)為在源極側最寬，在漏極側最窄，溝道整體呈現(xiàn)為梯形。

(源極)導電溝道寬，相當于電阻導體的橫截面積大，對應的電阻阻值??；相反，(漏極)溝道窄，則對應的電阻阻值大。所以此時，在Vgs不變的條件下，溝道電阻Rdson不再是不變的，而是會隨著Vds的增加而增加。

如果從id-Vds的輸出特性曲線來判斷，此時曲線斜率不再只取決于Vgs-Vth，同時還要受Vds的影響。上面得出：Vgs不變時，電阻隨Vds增加而增加，則有輸出特性曲線的斜率（即電導）隨Vds增加而減小。

以Nexperia的PMX100UNE為例，具體看一下MOS管的Id和Vds的輸出特性曲線。隨著Vds的增大，輸出特性曲線明顯彎曲，斜率逐漸減小，則電阻Rdson隨著Vds的增加而增大。