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已解决

单片机输出PWM控制 MOS管驱动问题

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huboy
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本网技师
  • 2011-6-15 19:36:03
10问答币
以下5个图是在设计PWM驱动MOS管当中的一些想法,利用PWM占空比控制MOS管开关度达到降压效果。在实际运行中,通过后级AD采样进而动态调整PWM以达到稳压目的。

其中图1经过实际电路验证,输出波形不完美(据说是因为寄生电容的缘故),电路能工作,但是3401MOS管发热严重。
望高手谈谈各个电路的优缺点以及是否有更好的解决方式。

经过提醒,截图时偷了懒,实际电路中DC-OUT后是有L-C滤波的。

其中DC-IN 为 20V DC-OUT 为根据需要输出电压,可能为5V,可能为12V。 VCC为5V。PWM为单片机输出信号。DC-OUT输出电流最大为2A(其中2图中8050仅1.5A,是否有合适的三极管推荐)






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gaohq
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总工程师
  • 2011-6-15 19:58:18
 
你把图一的R31改为5.6K试试效果。
huboy
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  • 2011-6-15 19:59:59
 
经过实际测试,R31越大效果越差。越小效果越好。
YTDFWANGWEI
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  • 2011-6-15 19:59:52
 
你这样到底是线性电源还是开关电源?
a龙龙
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本网技师
  • 2011-8-4 23:32:18
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我也看不懂是线性电源还是开关电源
blueskyy
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  • 2011-6-15 21:31:52
 
说到底,就是如何驱动的问题,PWM 驱动电路网内有很多,很成熟的~
Coming.Lu
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  • 2011-6-15 22:49:15
 
大概看了一下
图1,能工作,但关断靠R31放电,比较慢。
图2,DC-IN高于单片机电源电压,则Q9将不能饱合导通。
图3,应该是可以工作,只是由于Q9在,会有一定延时。
图4,图5太复杂,效果也不见得好过图3。
huboy
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  • 2011-6-15 23:06:56
 
是的。
图1已经验证过。
图3待验证。图4,图5可能器件比较多,效果应该也还可以。
YTDFWANGWEI
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  • 2011-6-16 08:28:27
 
输出没有滤波,当开关管开通的时候,输入等于输出,因此输出只是平均值为5V的电压吧?否则MOS管就是工作在线性状态。
huboy
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本网技师
  • 2011-6-16 09:06:50
 
对不起,截图了偷了懒,实际电路中在DC-OUT后是有 L-C 滤波的。
gaohq
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  • 2011-6-16 08:01:17
 
图1如果想改善一下的话除了选个Cce节电容小点的管子还有什么别的方法没?
Coming.Lu
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  • 2011-6-17 11:27:38
 
图1就是关断慢,那就要加个管子来加速关断了。加了管子,那又要配合的加些电阻什么的,也就又变复杂了。
图3 看起来不是挺好吗,试过没有?
huboy
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  • 2011-6-19 01:29:49
 
试过,图3是不行的。图4,图5是可以的。不过根据电路的实际情况,图4比较符合我的要求,可能就是有一些延时。
Coming.Lu
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  • 2011-6-21 10:55:03
 
图3仔细看了一下,驱动是没有问题的,只是时序是反的。
也就是单片机出高电平时,P沟道MOS管是关断,而不是导通。
雷霆万钧
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  • 2011-6-16 09:34:05
 
作为单片机驱动第一个图就好了,
其他没必要,
R31.R33.R34,Q1,
分别为4.7K,2.2K,10K,S8050,试试看
huboy
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  • 2011-6-17 11:20:13
 
试过。还是存在发热问题
nc965
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  • 2011-6-19 08:53:10
 
看来是个新新手,什么叫电源拓扑都没有概念,仔细看看Buck后再来搭建你的电路,没有正确的拓扑没有烧管子就算不错了,焉能不发热?远不是驱动问题。
huboy
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  • 2011-6-19 11:56:55
 
是的。超级新手做调试,能否指点一下?诚心请教的。
eric.wentx
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  • 2011-6-19 10:26:34
 
怎感觉少了点什么,不介意将全部图弄上来,后面LC及,可以不要你的AD采样那些..
huboy
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  • 2011-6-19 11:50:38
 

基本是上图所示,DC-IN是前级输出的,根据测试,在不同负载的情况下,保持在18.8~19.5之间。DC-OUT是提供给负载的电压,根据不同的负载,可能为5V,可能为10V,也可能为5V到10V之间的一个值(不确定,AD采样后动态调整),利用单片机直接输出PWM来完成。
nc965
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  • 2011-6-19 12:23:44
 
PWM啥频率?输出功率多大?
huboy
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本网技师
  • 2011-6-19 13:00:29
 
15KHZ(这个问题也是一点遗憾,会有一点噪声,不过改进空间可能不大了,单片机定死掉了)
输出功率13W
nc965
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  • 2011-6-19 13:43:41
 
gaohq
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  • 2011-6-19 14:41:34
 
不要D1,L2,C3会怎么样?
blueskyy
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总工程师
  • 2011-6-19 14:51:13
 
不好意思,笔误 :
应该是 开通 。
gaohq
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  • 2011-6-19 15:10:31
 
为什么?我是说不要那三个元件把R2的上端接在MOSFET的D极。
gaohq
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  • 2011-6-19 15:13:56
 
谢谢!明白了,相当于自举升压作用。
jimmmy1125
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  • 2011-6-19 21:50:32
 
学习了。。。
lizlk
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  • 2011-6-22 09:01:37
 
NC老兄,请说说这个图电荷泵的工作原理吧!
gaohq
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  • 2011-6-22 09:03:59
 
顺便讲讲电感,电容的参数计算过程,
nc965
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  • 2011-6-22 09:14:45
 
不是电荷泵,就是普通的Buck,增加上述电路的目的只是为了提供一个在MOS导通期间保持足够的、相对S脚的驱动电压,否则由于MOS导通时DS电压降低就会丧失驱动电压使MOS脱离饱和区,成为一个发热电阻而不是开关。
其中二极管是保证C上的电压只增不减,10mH的电感是保证Buck拓扑不高频短路,远大于Buck电感即可,没有计算,估计1mH也行。C的大小是稳定驱动电压,差不多就行了。所有这些元件的电流应力和该电路的驱动电流是同一个数量级,就那么一点点。
lizlk
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  • 2011-6-22 16:57:02
 
我认为D1和电感和电容已经成就了个电荷泵,那个1K的电阻在下面三极管导通的时候将电感储能了,在关闭的时候,电感将会刷新C上的电压,不知道我这么认为是不是对的。
blueskyy
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  • 2011-6-22 16:58:16
 
L2 不要也可以~
lizlk
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  • 2011-6-22 17:06:45
 
C3上的电荷是如何刷新的呢?除非输入输出之间的压差已经大于了10V了。
nc965
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  • 2011-6-22 18:04:18
 
没有电感储能的意思,电感不要也许可以,这时二极管要用肖特基,C3上的电荷来至Vin,在MOS的S脚处于低电平的时候充电,充电幅度要满足驱动电压,应该有10V以上才好,如果输入电压太高,可以在二极管上串一个稳压管,使C3上的电压不要超过20V。
blueskyy
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  • 2011-6-22 19:13:10
 
诚如李工所说~
lizlk
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  • 2011-6-23 08:27:15
 
如果输入DC12V,输出电压为5V,C3在MOS关闭的时候,充电路径从VIN>D>电感>C3>VOUT,此时是不是在续留二极管反向恢复的时候让C上充电到VIN-DVF呢?
gaohq
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  • 2011-6-23 08:56:51
 
强烈期待NC965大师上仿真波形看看这个C3的充电是不是仅仅在续流二极管反向恢复期间,还是在整个Doff期间。
nc965
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  • 2011-6-23 09:30:03
 
D在MOS的S脚处于低电平的时候给电容充电,即续流二极管正向导通时充电。Vin=12v就比较悬了,不知道能否充到足够的驱动电压,不行的话还要倍压一下。
gaohq
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  • 2011-6-23 09:35:34
  • 倒数10
 
MOS截止时S的电压是-0.6V左右,但这个C3的充电路径还要经过后面的电感L和电容//负载电阻。
也就是说当输入输出压差较小是这个电路就悬吧。
nc965
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  • 2011-6-23 09:38:55
  • 倒数9
 
主要是输入电压小了就还要想办法,他这里刚好19V,正适合做驱动。
我们做驱动,只相对S脚现成电压,和其他电路关系不大,和压差关系也不大。
gaohq
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总工程师
  • 2011-6-23 09:49:15
  • 倒数8
 
哈哈,我一时糊涂,现在明白了,输入电压不能小于MOS的饱和导通门限电压,否则就要倍压一下。
nc965
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  • 2011-6-23 09:57:14
  • 倒数7
 
聪明蛋
lizlk
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  • 2011-6-23 11:16:52
  • 倒数6
 
这玄的太离谱了,将续留二极管换成MOS用同步整流续留的方式应该就能做到C3上的完美充电了。
唱戏英语
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  • 2013-6-3 13:34:18
  • 倒数4
 
意思是,电容是在MOS管截止,续流二极管导通情况下充电么?
唱戏英语
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本网技师
  • 2013-6-3 21:27:55
  • 倒数3
 
大神,照着你这个图搭了一下电路仿真,VIN=28V,C3电压很大,怎么办?
not2much
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LV8
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最新回复
  • 2013-6-3 23:03:45
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很有创意啊
nc965
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  • 2011-6-21 09:37:00
 
所给电路是否奏效。等待楼主验证
huboy
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本网技师
  • 2011-6-22 00:45:34
 
按原理分析应该可行。。简单测试了下,可以。非常感谢你给的图,是一种我没想过的方法。

不过我要解决的不是输出不问题,而是波形不好的问题,波形不好引起MOS管发热。。也就是说最终要解决的是发热问题。。

在多次测试下,改变图1中的电感量为220uH(前段时间一直用100uH测试的).在1A持续电流下,电感及mos管发热均非常小。并且后级电压输出也比较稳。

考虑元器件数量及成本因素,也许会按照最初的1方案。。

再次表示感谢。
nc965
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  • 2011-6-22 08:44:49
 
发热是因为:你的电路导通期间DS电压很低,即驱动电压很低,导致MOS管不能进入饱和。
ckw271842372
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LV6
高级工程师
  • 2013-6-3 22:50:53
  • 倒数2
 
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