（原文作者CSDN博主「萬樹不會古冬u」 在此特別鳴謝！~）

一、原理圖

以下內(nèi)容是我在14屆小白四輪組里使用到的驅(qū)動原理圖，因為突然回顧以前做過的這個驅(qū)動電路，所以記錄一下防止遺忘。以下只列出以下主要電路：

二、化簡電路再做分析的前提

前提，我們先明確以下知識點，再來把無關(guān)器件省略掉，分析主干電路。

MOS管導(dǎo)通的實質(zhì)是對GS結(jié)電容充電，在上圖所示的原理圖我在G級串聯(lián)一個電阻是為了限制充電速度，防止充電過快產(chǎn)生震蕩。

柵極電阻一般串聯(lián)一個10歐左右的電阻，GS級之間一般并聯(lián)一個10K的電阻用來關(guān)斷期間結(jié)電容的放電。

與MOS管并聯(lián)的二極管是不必要的，因為MOS管內(nèi)部集成了二極管，即體二極管。

在不考慮串聯(lián)的10歐姆左右的電阻以及GS級并聯(lián)的10K歐姆的電阻，還有MOS管外面另外并聯(lián)的二極管，電路簡化至下圖作分析：

三、分析一下自己的理解

《 1 》 引腳說明

《 2 》 MOS管的高端驅(qū)動和低端驅(qū)動

所謂的高邊驅(qū)動或者低邊驅(qū)動，指的是在電子電路驅(qū)動負(fù)載時，當(dāng)需要控制開關(guān)時，開關(guān)所處電路的位置。“高”指的是“電源”，“低”指的是“地”。

低邊驅(qū)動簡單的理解為：負(fù)載的一端默認(rèn)與電路的正級即電源保持連接，負(fù)載的另一端與開關(guān)連接，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時，負(fù)載的另一端與地連接，負(fù)載開始工作，當(dāng)開關(guān)與關(guān)斷時，負(fù)載的另一端與地斷開，負(fù)載停止工作。低邊驅(qū)動/開關(guān)英文：Low Side Drivers，簡稱為LSD。具體到使用MOS管作為開關(guān)的情況的時候，MOS管相對于負(fù)載在電勢的低端，其中D通過負(fù)載接電源，S直接接地。

對于NMOS管，只有當(dāng)Vgs大于開啟電壓時，MOS管才能導(dǎo)通。所以當(dāng)未導(dǎo)通時，S處于一個不能確定的電位。若讓Vgs大于開啟電壓，則DS導(dǎo)通，S確定為地電位，此時仍可以保證Vgs大于開啟電壓，保持DS導(dǎo)通。

對于PMOS管，只有到Vgs小于一個值，MOS才能導(dǎo)通。此時S處于一個不確定的電位。若讓Vgs小于開啟電壓，即使導(dǎo)通了，S確定下降到地電位，就不能保證Vgs小于開啟電壓。

高邊驅(qū)動簡單的理解為：負(fù)載的一端默認(rèn)與電路的負(fù)級即地保持連接，負(fù)載的另一端與開關(guān)連接，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時，負(fù)載的另一端與電源連接，負(fù)載開始工作，當(dāng)開關(guān)與關(guān)斷時，負(fù)載的另一端與電源斷開，負(fù)載停止工作。高邊驅(qū)動/開關(guān)英文：High Side Drivers，簡稱為HSD；具體到使用MOS管作為開關(guān)的情況的時候，MOS管相對于負(fù)載在電勢的高端，其中D直接連接電源，S通過負(fù)載接地。

對于NMOS，只有當(dāng)Vgs大于開啟電壓時，MOS管才能導(dǎo)通。所以當(dāng)未導(dǎo)通時，S處于一個不能確定的電位。即使讓Vgs大于開啟電壓，DS導(dǎo)通后，DS電位相等，同為電源電位，除非G極電位比電源電位還高，則不能保持導(dǎo)通狀態(tài)。

對于PMOS，只有到Vgs小于一個值，MOS才能導(dǎo)通。此時S處于一個不確定的電位。若讓Vgs小于開啟電壓，使DS導(dǎo)通，DS同為電源電位，還是能保持Vgs小于開啟電壓，是MOS保持導(dǎo)通狀態(tài)。

總結(jié)：PMOS適合作為高端驅(qū)動，NMOS適合作為低端驅(qū)動。但是由于工藝等各方面的原因。在大電流情況下，通常仍把NMOS作為高端驅(qū)動。于是，為了保證高端驅(qū)動的NMOS的Vgs保持大于開啟電壓。我們會使用半橋驅(qū)動芯片。半橋驅(qū)動芯片把高端驅(qū)動的NMOS的S極作為參考地，輸出一個恒定的開啟電壓，來控制MOS的導(dǎo)通。

《 3 》 電機(jī)驅(qū)動電路分析

如上圖所示電機(jī)驅(qū)動原理圖，我采用的是HIP4082全橋驅(qū)動芯片。將高端驅(qū)動的NMOS作為參考地。

因為我們是用的是NMOS管，所以當(dāng)Ugs的電壓大于開啟電壓，MOS管才被導(dǎo)通，而我在此處采用的自舉的方式，輸出一個恒定的開啟電壓，來控制MOS管導(dǎo)通。

下面解釋一下，在HIP4082驅(qū)動芯片這邊的自舉電路原理：

首先BHS引腳里的HS指的是High S極，也就是上管Q5的S極，可以看到此處下管Q7的S極是接地的，所以如果下管Q7處于導(dǎo)通狀態(tài)的時候，BHS引腳，也就是上管Q5的S極就相當(dāng)于接地了，這時BHS的電壓也就是上圖Q5的S極的電壓。

這個時候，外部電源通過自舉二極管向自舉電容充電。

在處于目前下管Q7導(dǎo)通，上管Q5關(guān)閉的狀態(tài)的時候，此時外部電源通過二極管和自舉電容給電容充電，然后BHB和BHO引腳處于短接狀態(tài)，此時上端MOS管Q5導(dǎo)通。

我們先假設(shè)這里C10充滿電就是12V，因為BHB和BHO短路，此時自舉電容充的電就通過BHS舉給了BHO，所以BHB和BHO的電壓是一樣的。然后此時Q5的S級接地，忽略掉R13的時候電壓約為12V，相當(dāng)于Vgs之間是接了一個恒定的電壓來保持這里NMOS管的必然導(dǎo)通。此處就是通過自舉出來一個恒定的電壓來確保Vgs的電壓大于MOS管的導(dǎo)通電壓解決了上面提到的當(dāng)NMOS為高端驅(qū)動時的導(dǎo)通狀態(tài)不確定的問題。

經(jīng)過以上環(huán)節(jié)之后，上管Q5導(dǎo)通，下管Q7關(guān)閉，此時BHB和BHO就不處于短接的狀態(tài)了，由于電容充滿電了，BHB的電壓是比BHS的電壓高的。此時我手繪了一下電路如下圖：

以上就是自舉電路的原理。

值得注意的是：

正是因為這里自舉電容只能在下管Q7導(dǎo)通的時候充電，所以一般的NMOS橋驅(qū)動都不能輸出百分之百的占空比。你可以這么理解，就是此時電容里的電是維持上管Q5持續(xù)導(dǎo)通的，比如我假設(shè)的這里電容充滿電之后電壓是12V，但是總有時候電容里的電是會放光的，此時自舉電容電沒了就舉不動了，這個時候上管Q5就關(guān)閉了，而這個過程是慢慢的，可能會導(dǎo)致上管的G極電壓出現(xiàn)非飽和區(qū)和截止區(qū)，造成上管gg，所以一般限制占空比最高在 95% 到 98%95\% 到 98\%95% 到 98% 。然后上管Q5關(guān)閉之后，Q7導(dǎo)通，繼續(xù)給電容重新充電。然后循環(huán)這個過程。

上圖只是我們使用的某一款驅(qū)動芯片，下面列出的是通用解釋自舉電路內(nèi)部原理的圖，其中Vbs（驅(qū)動電路Vb和Vs管腳之間的電壓差）給集成電路高端驅(qū)動電路提供電源。該電源電壓必須在10-20V 之間，以確保驅(qū)動集成電路能夠完全地驅(qū)動MOS柵極器件。Vbs電源是懸浮電源，附加在Vs電壓之上（Vs通常是一個高頻的方波）。有許多方法可以產(chǎn)生Vbs懸浮電源，其中一種如本文中介紹的自舉方式。這種方式的好處是簡單、低廉，但也有局限性。占空比和開通時間受限于自舉電容的再充電（長時間導(dǎo)通和大占空比時要求有充電泵電路支持，詳見AN-978C了解）：

對于含有自舉電路的PCB布板方法，需要注意自舉電容要盡可能靠近IC的管腳。如下圖所示，至少有一個低ESR的電容提供就近耦合。例如：如果使用了鋁電解電容做為自舉電容，就應(yīng)再用一個瓷電電容。如果自舉電容是瓷電或鉭電容，自己作為就地耦合也就足夠了。

《 4 》 具體到通過PWM控制電機(jī)占空比

首先列出HIP4082芯片引腳的真值表：

首先看看DIS引腳，這個引腳的作用是控制芯片是否工作的。我當(dāng)初接的是低電平，也就是芯片一直保持工作。但是它也可以接一個IO口，讓GPIO輸出高電平或者低電平來控制芯片是否工作。

再看BHO和BLO的引腳，我的理解是，B表示這個芯片控制的其中一個半橋的引腳開頭字符，A就是另外一個半橋引腳的開頭字符，H（high）表示的上管，L（low）表示的是下管，O表示的是ON，也就是打開的意思。通過真值表我們可以看到，這里以B開頭的半橋引腳為例：

當(dāng)BLI為高電平的時候，意思也就是比如我現(xiàn)在給的 90%90\%90% 的占空比，他處于高電平的那段時間，此時無論BHI接的什么電平，此處接的是12V高電平，這個時候下管是關(guān)閉的，上管是導(dǎo)通的，也就是這段時間用來給電機(jī)以 90%90\%90% 的占空比輸出。

當(dāng)BLI為低電平的時候，也就是 90%90\%90% 占空比的另外 10%10\%10%處于低電平的時間段，若BHI為高電平的時候，此時上管關(guān)閉，下管導(dǎo)通，也就是這段時間去給自舉電容充電。

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