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圆梦小车 H 桥驱动电路的改进

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[提要] 圆梦小车第二代改用MOS管后,虽然效率提高了,但也带了易损的弊端。近日看到一篇关于MOS管的文章,受到启发,做了相应改进,与大家分享。

圆梦小车 H桥驱动电路由于使用的是MOS管直接构建,所以比用集成电路构成的容易损坏,因为没有足够的保护电路。但好处是效率较高,几乎没有什么损耗。

(详见“关于直流电机H桥驱动方案的选择”一文 )

在设计电路时,为减少程序调试中的损坏,设计了门电路互锁逻辑,以确保桥臂同侧不能同时导通:


圆梦小车电机驱动互锁电路

同时,在设计时为了防止转换时出现同侧桥臂先导通、后截止的现象(此问题应该在程序控制时加以防护,但由于是学习套件,不能要求学生不犯错误,所以只好在设计上尽量避免出现),在MOS管的栅极电阻变化阻值,期望通过与栅极电容的共同作用,达到MOS管截止快、导通慢的目的,读者可根据下图分析一下:



但当时对MOS管不是很熟悉,怕这样处理带来副作用,所以阻值差别有限,而栅极电容一般很小,所以还是会出现一些问题。特别是电源不好,上电过程太长情况下,由于电阻差异带来的保护时间不足,所以估计有些MOS管损坏是此原因所致。

前几天看到网上一篇关于MOS管驱动优化的文章(见附件),仔细研读后发现上述分析是有道理的,MOS管截止速度慢会导致热损坏,而导通慢则没有关系,基于这个结论,我将下桥臂的栅极对地并接了一个104 电容,以增加阻容演示效果,延长导通时间,而截止时间不受影响。
这个改动不会影响电路的性能,因为圆梦小车的PWM信号由上桥臂实现,下桥臂只是转换控制状态:正转、反转、刹车、惰行,所以速度要求不高。

测试后发现效果不错,故撰文推荐给大家。用户可以用0805表贴电容在PCB背面直接并接在9013的CE端( TL2、TL4、TR2、TR4)。



DIY是一个不断学习、不断提高的过程,希望客户在制作过程中有什么发现、改进建议能及时与大家分享。

期待着 ……

下载本文PDF:圆梦小车 H 桥驱动电路的改进.pdf

参考资料:

基于MOSFET内部结构设计优化的驱动电路

 

(20091111)