1 导言
MOSFET凭开关速度快、导通电阻低一级优点在开关电源及电机驱动等运用中得到了广泛运用。要想使MOSFET在运用中充分发挥其功能，就必须规划一个适宜运用的最优驱动电路和参数。在运用中MOSFET一般作业在桥式拓扑结构形式下，如图1所示。因为下桥MOSFET驱动电压的参考点为地，较简单规划驱动电路，而上桥的驱动电压是跟从相线电压起浮的，因而怎么很好地驱动上桥MOSFET成了规划能否成功的要害。半桥驱动芯片因为其易于规划驱动电路、外围元器材少、驱动能力强、可靠性高级优点在MOSFET驱动电路中得到广泛运用。
2 桥式结构拓扑剖析
图1所示为驱动三相直流无刷电机的桥式电路，其间LPCB、 LS、LD为直流母线和相线的引线电感，电机为三相Y型直流无刷电机，其作业原理如下。
直流无刷电机通过桥式电路完成电子换相，电机作业形式为三相六状况，MOSFET导通次序为Q1Q5→Q1Q6→Q2Q6→Q2Q4→Q3Q4→Q3Q5。
体系通过调理上桥MOSFET的PWM占空比来完成速度调理。Q1、Q5导通时，电流（Ion）由VDD经Q1、电机线圈、Q5流至地线，电机AB相通电。Q1封闭、Q5导通时，电流通过Q5，Q4续流（IF），电机线圈中的电流根本坚持不变。Q1再次注册时，因为Q3体二极管的电荷康复进程，体二极管不能很快关断，因而体二极管中会有反向康复电流（Irr）流过。因为Irr的改变很快，因而在Irr回路中发生很高的di/dt。
3 半桥驱动电路作业原理
图2所示为典型的半桥驱动电路。
半桥驱动电路的要害是怎么完成上桥的驱动。图2中C1为自举电容，D1为快康复二极管。PWM在上桥调制。当Q1关断时，A点电位因为Q2的续流而回零，此刻C1通过VCC及D1进行充电。当输入信号Hin注册时，上桥的驱动由C1供电。因为C1的电压不变，VB随VS的升高而起浮，所以C1称为自举电容。每个PWM周期，电路都给C1充电，坚持其电压根本坚持不变。D1的作用是当Q1关断时为C1充电供给正向电流通道，当Q1注册时，阻挠电流反向流入操控电压VCC。D2的作用是为使上桥能够快速关断，削减开关损耗，缩短MOSFET关断时的不稳定进程。D3的作用是防止上桥快速注册时下桥的栅极电压耦合上升（Cdv/dt）而导致上下桥穿通的现象。
4. 自举电容的核算及留意事项
影响自举电容取值的要素
影响自举电容取值的要素包含：上桥MOSFET的栅极电荷QG、上桥驱动电路的静态电流IQBS、驱动IC中电平转化电路的电荷要求QLS、自举电容的漏电流ICBS（leak）。
核算自举电容值
自举电容必须在每个开关周期内能够供给以上这些电荷，才干坚持其电压根本不变，不然VBS将会有很大的电压纹波，而且可能会低于欠压值VBSUV，使上桥无输出并停止作业。
电容的最小容量可根据以下公式算出：
其间，VF为自举二极管正向压降，VLS为下桥器材压降或上桥负载压降，f为作业频率。
5 运用实例
图3所示为直流无刷电机驱动器半桥驱动芯片上桥的自举电压（CH1： VBS）和驱动电压（CH2： VGS）波形，运用的MOSFET为AOT472。
驱动器选用调理PWM占空比的办法完成电机无级调速。
通过公式1算出电容值应为1μF左右，但在实践运用中存在这样的问题，即当占空比挨近100%（见图3a）时，因为占空比很大，在每次上桥关断后Vs电压不能彻底回零，导致自举电容在每个PWM周期中不能彻底被充电。但此刻用于每个PWM周期开关MOSFET的电荷并未削减，所以自举电压会呈现显着的下降（图3a中左边圈内部分），这将会导致驱动IC进入欠压维护状况或MOSFET提早失效。而当占空比为100%时，因为没有开关电荷损耗，每个换相周期内自举电容的电压并未下降许多（图3a中右侧圈内部分）。假如选用4.7μF的电容，则测得波形如图3（b）所示，电压无显着下降，因而在驱动电路规划中应根据实践需求来选取自举电容的容量。
6. 相线振铃的发生及按捺
在图1中，线路的引线电感（LPCB+LS+LD）及引线电阻RPCB与MOSFET的输出电容COSS形成了RLC串联回路，如图4（a）所示，对此回路进行剖析如下：
4. 挑选具有较小Qrr和具有较软康复特性的MOSFET作为续流管；
5. 因为添加串联回路的电阻会耗散很大的功率，所以添加串联电阻的办法在大部分运用中不可行。
振铃的损害
图5 振铃搅扰半桥芯片正常作业的波形
图5所示为一半桥驱动MOSFET作业时的波形，当上桥逻辑输入为高时，上桥MOSFET注册，此刻能够看到相线（CH2）上发生了振铃，这样的振铃通过线路的杂散电容耦合到上桥自举电压，形成上桥的VBS电压（CH4）过低而使驱动芯片进入欠压维护（图5中VBS的电压已跌至5V）。由图5能够看出，当Hin（CH1）有脉冲输入时，因为振铃的影响， MOSFET有些时分不能正常翻开，原因是驱动IC进入了欠压维护。欠压维护并不是每个周期都会呈现，因而在测验时应设置恰当的触发办法来捕获这样的不正常作业状况。当然假如振铃振幅很大，则驱动器将不能正常作业，导致电机不能发动。因而自举电容最好为能滤除高频的陶瓷电容，即使是运用电解电容也要并联陶瓷电容往来不断耦。
7. 最小化相线负压
在规划MOSFET半桥驱动电路时还应该留意相线上的负压对驱动芯片的损害。当上桥关断后，线圈电流会通过相应的下桥续流，一般以为下桥体二极管会将相线电压钳坐落-0.7V左右，但现实并非彻底如此。上桥关断前，下桥的体二极管处于反向偏置状况，当上桥忽然关断，下桥进入续流状况时，因为下桥体二极管由反向偏置过渡到正向偏置需求电荷漂移的进程，因而体二极管并不能立行将电压钳位在-0.7V，而是有几百纳秒的时刻电压远超过0.7V，因而会呈现如图6所示的相线负压。线路主回路中的寄生电感及快速改变的电流（Ldi/dt）也会使相线负压添加。
要使相线负压变小，可通过减缓上桥关断的速度然后减小回路中的di/dt或减小主回路寄生电感的办法来完成。
8. 小结
在规划半桥驱动电路时，应留意以下方面：
1. 选取恰当的自举电容，保证在运用中有满足的自举电压；
2. 挑选适宜的驱动电阻，电阻过大会添加MOSFET的开关损耗，电阻过小会引起相线振铃和相线负压，对体系和驱动IC形成不良影响；
3. 在芯片电源处运用去耦%&&&&&%；
4. 留意线路的布线，尽量减小驱动回路和主回路中的寄生电感，使di/dt对体系的影响降到最小；
5. 挑选适宜运用的驱动IC，不同IC的耐压及驱动电流等许多参数都不相同，所以应根据实践运用挑选适宜的驱动%&&&&&%。
