Драйвер половинного H-моста

Я работаю над проектом по управлению боковыми зеркалами с электроприводом в автомобиле с такими функциями, как TildDown, который наклоняет часть зеркала вниз, помогая припарковаться. Схема довольно проста, но у меня возникли трудности с включением моторов зеркал с помощью моего микроконтроллера.

Это должна быть схема типа Half H-Bridge для питания двигателей, потому что каждый вывод двигателя требует трех состояний: VCC (+12 В), GND и высокое сопротивление (разомкнут). В этом случае у меня есть два выхода микроконтроллера для каждого вывода двигателя, один для переключения между High и Low Mosfet, а другой — для активации Half H-Bridge, поэтому, когда он находится в '0 ' ни один из МОП-транзисторов не срабатывает, и двигатель не включится, если не соответствует напряжению на другом выводе.

Схема приложения драйвера Half H-Bridge

Поэтому мне нужен драйвер, который принимает входное напряжение 5 В и выходное напряжение около 12 В, чтобы подключить мой микроконтроллер к Half H-Bridge со следующей таблицей истинности:

![Таблица истинности драйвера

Я видел некоторые интегральные схемы драйверов Half H-bridge, такие как IR2104, но похоже, что они предназначены для применения PWM, что не так. Я хотел бы знать, есть ли драйвер, похожий на тот, который я ищу, или есть ли какое-либо другое решение проблемы. Я знаю, что может показаться запутанным, почему это не может быть простой MOSFET, активирующий двигатель с VCC и GND, это потому, что двигатель зеркала питания имеет общий провод, и мне нужно управлять каждым по отдельности, поэтому мне нужна фаза контакт двигателя, который я не хочу перемещать, должен иметь высокий импеданс, в то время как фазовый контакт другого двигателя, например, находится на GND (именно это и делает переключатель зеркал с электроприводом в цепи автомобиля для управления каждым зеркалом в отдельности).

Заранее спасибо и извините за плохой английский!

ОБНОВЛЯТЬ

Благодаря всем полученным советам, я думаю, что у меня наконец-то есть рабочая схема. Как вы можете видеть на схематическом изображении, выход имеет три этапа: VCC, когда вход, подключенный к Q3 (который будет выходом микроконтроллера), находится в +5В; GND, когда вход, подключенный к затвору Q1 (также выход микроконтроллера), становится высоким или когда выход оптопары становится высоким (управляется непосредственно переключателем силового зеркала, что позволяет контакту зеркала быть GND при ручных настройках); и самое главное, если ни один из этих сигналов не станет высоким, штифт двигателя будет плавать, и он не будет проводить. Я также добавил биполярный Q4, который полностью отключает Mosfet Q1, когда сигнал верхней стороны включен, не соответствует значению других сигналов, избегая одновременной активации обоих Mosfet, вызывая короткое замыкание в цепи. питание +12В.

Трехступенчатый драйвер Mosfet

Я протестировал схему на макетной плате, и она отлично работала, а также потребляла почти любой ток цифровых сигналов (около 10 мА, что хорошо для выходов Atmega328p). В финальном проекте (корпус SOT23) планирую использовать компоненты smd: для биполярки использую BC817, а для мосфетов использую SI2319DDS и PMV55ENEAR, канал p и n соответственно. Я просмотрел таблицы данных Mosfet, и они кажутся подходящими из-за его низкого RDSON и высокого тока ID. Я просто беспокоюсь о возможном электромагнитном шуме в машине, который может вызвать нежелательные мосфеты из-за низкого порога VGS.

Если кто-то знает какую-то проблему, которая может возникнуть у меня из-за конструкции схемы или из-за этих компонентов в автомобильной среде, пожалуйста, дайте мне знать. Спасибо за помощь!

Как правило, любой драйвер, предназначенный для управления 2 N полевыми транзисторами, требует ШИМ, потому что внутренняя схема требует, чтобы полевой транзистор с низкой стороной был включен время от времени, чтобы зарядить так называемую схему начальной загрузки для управления высокой стороной. если вы просто хотите иметь возможность постоянно оставлять верхнюю сторону включенной, рассмотрите конструкцию, в которой используется полевой транзистор P.
несколько связано: драйверы ворот Bootstrap

Ответы (2)

Ваша схема не будет работать, потому что вы не учли тот факт, что полевые МОП-транзисторы управляются РАЗНИЦЕЙ напряжения между их выводами затвора и истока. Напряжение, которое вы подаете на затвор, относительно земли, поэтому, если вывод истока также подключен к земле, у вас нет проблем, поскольку напряжение, которое вы пытаетесь подать на затвор, относительно земли, и напряжение MOSFET заботится о (напряжение затвор-исток) было вынуждено быть относительно земли (как с Q2 и Q3).

Но это не относится к Q1 и Q4. Предположим, Q1 или Q4 действительно правильно включились, и через нагрузку протекает ток. Падение напряжения возникает на нагрузке, когда один конец нагрузки подключен к земле (через Q2 или Q3). Так что же происходит с напряжением вывода истока Q1 или Q4 относительно земли? Как это влияет на разницу напряжения между затвор-исток? И что произойдет, если вы приложите напряжение затвора относительно земли, но напряжение на выводе истока относительно земли больше не будет на земле?

Попробуйте подумать об этом внимательно и посмотрите, понимаете ли вы, почему Q1 или Q4 никогда не могут включиться полностью или должным образом. Если вы застряли, см. здесь: Зачем выбирать PMOS вместо NMOS или наоборот?

Подумайте о чем-то вроде первоисточника.

Или подумайте об электромеханическом реле. Он имеет два контакта катушки для управления и два контактных контакта для основного потока мощности. Вы бы никогда не подали сигнал на один из выводов катушки, игнорируя другой вывод катушки и ожидая, что он будет работать правильно?

Транзистор такой же, за исключением того, что один из выводов катушки и один из первичных контактов сплавлены вместе (вывод истока на полевом МОП-транзисторе немного похож на сплавленную версию вывода катушки реле и контактного вывода). Это означает, что вы не можете подать напряжение на затвор и ожидать, что он сработает, не принимая во внимание взаимосвязь с выводом истока. Это в значительной степени то, что вы делаете здесь.

В отличие от реле, поскольку управляющий и первичный выводы тока соединены в транзисторе, это означает, что любая нагрузка, подключенная к выводу источника, может влиять на требования управляющего сигнала, поэтому требования к приводу затвора могут стать более сложными.

Таким образом, вам либо нужен привод затвора, который поддерживает бутстрапный конденсатор и диод, используйте его с бутстрапным конденсатором, либо замените бутстрапный конденсатор/диод изолированным регулятором, который плавает (более дорогой, но требуется для обеспечения 100% рабочего цикла, так как бутстрап Конденсаторы требуют, чтобы Q1 и Q4 периодически выключались, а Q2 и Q3 периодически включались, чтобы обновить заряд пускового конденсатора (это обеспечивает соединение, которое соединяет бутстрепный конденсатор между GND и источником питания для его перезарядки). последний абзац, вероятно, не будет иметь для вас особого смысла, пока вы не найдете микросхему драйвера затвора верхнего плеча и не посмотрите на схему.

Думаю, я понял! Благодаря вашему объяснению я понял, что P-канальный Mosfet (для Q1 и Q4) гораздо больше подходит для использования в этом случае. Несмотря на это, было бы неплохо иметь какой-то драйвер, чтобы, во-первых, подавать около 12 В на оба затвора мосфетов с логическими входами только 5 В, а также избегать одновременной активации обоих мосфетов (если вы применяете GND). и VCC в каналах P и N соответственно), что может вызвать короткое замыкание в источнике питания 12 В.
@Roga Ну, PMOS делает это немного проще. Однако NMOS более эффективны и более доступны. Если вы используете PMOS таким образом, обратите внимание на максимальное напряжение затвор-исток. он должен быть как минимум таким же высоким, как ваш Vmotor, если вы планируете полностью опустить ворота на землю, чтобы включить их (что является самым простым). Если Vgsmax недостаточно высок, вам нужна дополнительная схема, и вы могли бы также использовать NMOS с приводом на стороне высокого уровня в этот момент. Вам нужен драйвер затвора независимо от того, планируете ли вы использовать ШИМ, чтобы транзисторы могли включаться и выключаться достаточно быстро.
Существует очень мало драйверов, которые будут работать с высокочастотным приводом NFET в постоянно включенном режиме. У них либо есть встроенный зарядный насос, либо вы должны снабжать их более высоким напряжением от вашего собственного повышающего преобразователя (который не должен подавать большой ток). Я думаю, что я бы сделал эту работу с PFET на высокой стороне.

Ответ на обновление:

Вы должны быть в порядке, если EMI запускает ворота. Вы всегда можете уменьшить сопротивление затвора до 10К или даже 5К. Или добавьте небольшой конденсатор между затвором и истоком, чтобы искусственно увеличить емкость затвора, чтобы для срабатывания затвора требовалось больше электромагнитных помех. Это работает, потому что более медленная скорость переключения здесь не имеет значения, поскольку вы не используете ШИМ на высокой частоте, поэтому переключение происходит нечасто, поэтому дополнительное тепло от медленного переключения незначительно.

Драйвер половинного H-моста
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v