首先我們看一下一般的bldc驅動電路的基本電路架構如下圖所示
當IN輸入低電平時,HO輸出低電平,LO輸出高電平,上橋斷開,下橋導通;當IN輸入高電平,HO輸出高電平,VS輸出低電平,VB和HO內部是連在一起的。
Vcc=12V,VM=24V(即up to 600V處接24V),MOS管的一般開啟電壓值閾值Vth=4V。
第一階段:首先給IN和SD對應的控制信號,使HO和LO通過內部控制電路分別輸出低電平和高電平。此時外部H橋的高端MOS截止,低端MOS導通。VCC通過自舉二極管對自舉電容充電,使電容兩端的壓差為Vcc=12V(忽略自舉二極管兩端壓降)。
第二階段:目前市面上的blcd芯片基本都自帶死區(qū)控制,此階段由芯片內部自動產生,HO和LO輸出均為低電平,此時高低端MOS管均截止,如下圖所示為某款芯片的死區(qū)時間。
第三階段:通過IN和SD使左側的內部MOS管如下圖所示導通。由于自舉電容兩端的電壓不能突變,此時驅動芯片內部上管MOS打開,自舉電容上的電壓(12V)便可以加到外部高端MOS的柵極和源極上,使得外部高端MOS導通。外部高端MOS導通之后,此時高端MOS的源極對地電壓≈VM=24V,自舉電容兩端電壓12V,因此外部高端MOS柵極對地電壓≈VM+VCC=36V,因此高端MOS可以正常導通。
更加細節(jié)的展示
注意:因為此時電容在持續(xù)放電,壓差會逐漸減小。最后,電容正極對地電壓(即高端MOS柵極對地電壓)會降到Vcc,那么高端MOS的柵源電壓便≈Vcc-VM=12V-7.4V=4.6V < Vth=6V,高端MOS仍然會關斷。
因此想要使高端MOS連續(xù)導通,必須令自舉電容不斷充放電,即循環(huán)工作在上述的三個階段(高低端MOS處于輪流導通的狀態(tài),控制信號輸入PWM即可),才能保證高端MOS導通。自舉二極管主要是用來當電容放電時,防止回流到VCC,損壞電路。
補充說明:在自舉電容選擇時,其耐壓值需大于Vcc并留有一定余量。而自舉電容的容值選擇需要一定的計算。一般來說,PWM的輸入頻率越大(即電容充放電頻率),電容所需容值越小。