首先我们看一下一般的bldc驱动电路的基本电路架构如下图所示
当IN输入低电平时,HO输出低电平,LO输出高电平,上桥断开,下桥导通;当IN输入高电平,HO输出高电平,VS输出低电平,VB和HO内部是连在一起的。
Vcc=12V,VM=24V(即up to 600V处接24V),MOS管的一般开启电压值阈值Vth=4V。
第一阶段:首先给IN和SD对应的控制信号,使HO和LO通过内部控制电路分别输出低电平和高电平。此时外部H桥的高端MOS截止,低端MOS导通。VCC通过自举二极管对自举电容充电,使电容两端的压差为Vcc=12V(忽略自举二极管两端压降)。
第二阶段:目前市面上的blcd芯片基本都自带死区控制,此阶段由芯片内部自动产生,HO和LO输出均为低电平,此时高低端MOS管均截止,如下图所示为某款芯片的死区时间。
第三阶段:通过IN和SD使左侧的内部MOS管如下图所示导通。由于自举电容两端的电压不能突变,此时驱动芯片内部上管MOS打开,自举电容上的电压(12V)便可以加到外部高端MOS的栅极和源极上,使得外部高端MOS导通。外部高端MOS导通之后,此时高端MOS的源极对地电压≈VM=24V,自举电容两端电压12V,因此外部高端MOS栅极对地电压≈VM+VCC=36V,因此高端MOS可以正常导通。
更加细节的展示
注意:因为此时电容在持续放电,压差会逐渐减小。最后,电容正极对地电压(即高端MOS栅极对地电压)会降到Vcc,那么高端MOS的栅源电压便≈Vcc-VM=12V-7.4V=4.6V < Vth=6V,高端MOS仍然会关断。
因此想要使高端MOS连续导通,必须令自举电容不断充放电,即循环工作在上述的三个阶段(高低端MOS处于轮流导通的状态,控制信号输入PWM即可),才能保证高端MOS导通。自举二极管主要是用来当电容放电时,防止回流到VCC,损坏电路。
补充说明:在自举电容选择时,其耐压值需大于Vcc并留有一定余量。而自举电容的容值选择需要一定的计算。一般来说,PWM的输入频率越大(即电容充放电频率),电容所需容值越小。