單相MOS全橋逆變電路（直流碳刷電機的MOS驅動電路）
由於在機器人控制和各種DIY控制中，非常需要使用MOS驅動電路。所以找個時間設計了一下MOS驅動板電路。
下面貼出每部分的電路原理圖。
其中 12的升壓電路是爲了給橋臂驅動芯片IR2105供電使用。 這種芯片有很多替代品。MOS管主要用的是英飛凌的。
電流大內阻也小。
其他電路很簡單，不細說了，重點說一下 MOS橋的電路模型。
1 首先，很多電路中，MOS管柵源兩極的並聯電阻，主要是爲了放電，因爲MOS管內部類似於一個電容，如果PWM信號 Dout沒有下拉功能，MOS導通後就會一直處於導通狀態，這裏並聯一個電阻後，當Dout變成低電位時，可以把MOS管結電容的電放掉！如果信號有下拉功能，可以取消此電阻！
2 半橋驅動電路的關鍵是如何實現上橋的驅動。圖2中C1爲自舉電容，D1爲快恢復二極管。PWM在上橋調製。當Q1關斷時，A點電位由於Q2的續流而回零，此時C1通過VCC及D1進行充電。當輸入信號Hin開通時，上橋的驅動由C1供電。由於C1的電壓不變，VB隨VS的升高而浮動，所以C1稱爲自舉電容。每個PWM週期，電路都給C1充電，維持其電壓基本保持不變。D1的作用是當Q1關斷時爲C1充電提供正向電流通道，當Q1開通時，阻止電流反向流入控制電壓VCC。D2的作用是爲使上橋能夠快速關斷，減少開關損耗，縮短MOSFET關斷時的不穩定過程。D3的作用是避免上橋快速開通時下橋的柵極電壓耦合上升(Cdv/dt)而導致上下橋穿通的現象。Q4 主要是續流二極管，MOS中本身有寄生二極管，但是怕遭不住啊，電路中感性電路，如電機，可以通過該二極管進行釋放。
3 電機反向電壓！！！相對於電池的供電電壓，本來接電源正極的電機一端變成了負極，而電流方向不變。一般出現在斷電瞬間。而在不同器件的反向電壓，比如mos的反向電壓由於電機反向電壓過大，通過電源反向加載mos兩端
而另一方面，電機斷電的瞬間電流方向不變，電壓方向（變成供電電源）的負極與電池的正極相連 ，那麼通過二極管就可以釋放其中的能量。
續流二極管都是相對於電源反並聯在線圈的兩端，因爲線圈可能會產生數倍於電源的反向電壓（反向電壓指的是 電機的電壓與電源電壓 高勢點，低勢點結點相同），反向作用於電路其他器件，
反向給電路供電，比如mos，三極管等器件。在全橋電路當中，先把電源視爲導線，全橋中間的負載，反作用於MOS電路及其他器件。
4 電感在上電的瞬間 由於阻礙電流的增大，和正向磁通變化，會在電感兩端產生反向電動勢，及 與電源電壓 高勢點，低勢點結點相同）
當接通電路時，電感的電動勢方向是阻礙磁通的增加，也就是說阻礙電流的增加，爲上正下負；（電源的正極與電機的正極同一結點）
當切斷電路時，電感的電動勢方向是阻礙磁通的減少，也就是說維持原來電流，爲上負下正，充當電源；（反向電壓）
5 電壓斷掉，電感的電動勢反向，，線圈產生的感應電動勢通過二極管和線圈構成的迴路做功而消耗掉，叢而保護了電路中的其它原件的安全。比如繼電器反並聯肖特基二極管.
最終 附上 設計要點總結 ：
///////////////設計注意要點總結
1 脈衝底部的毛刺 通常不會造成 同時導通，注意死區時間的控制！ 但毛刺太大的話，注意很可能是共同導通造成的短路電流的影響。 兩管的驅動電路的電阻不能太大？？
2 /////////MOS管選型總結
1 任何時候MOS管柵極都不能懸空。狀態不定，可能是導通的，並且很容易因此受靜電而損壞。
2 MOS管的驅動電流估算，驅動電流用於給電容充電， 要和半橋芯片的灌拉電流相匹配， 不然會造成開啓延時或者失敗的問題。
所以帶有圖騰柱輸出，可以增大輸出電流，需要稍微考慮計算。
驅動電流不夠大，開關管不能工作到開關狀態 ，而是從截至到導通的時間 所需要的時間更長，從漏極的輸出電壓波形可以看出不夠陡！！
驅動電流的公式 Ig=Qg/Ton。
3 MOS管的持續電流和最大持續電流，最大反向電流，最大反向電壓。
4 MOS管的開關頻率 也要注意，驅動頻率不可高於它。 死區時間大於開關管的上升下降時間。
3 高低側驅動橋的輸出電流應當和對mos管的驅動電流匹配（TI的灌電流和拉電流就相對比較高）
4 高側和低側驅動芯片可以用來做Buck boost！
5 TVS保護管 電源指示燈。 飛行指示器（電源芯片） BCR450 BCR421U BCR321U
6 PCB註明使用注意點，具體參數等等。 低於15v的供電選擇。 3.3V穩壓 SPX3819 MIC5219 (FT SOT23) MC34063 能在 3 - 40V下工作。
開關電源的紋波大，低壓差的芯片效率低，而且耐壓很難解決。
7 TRENCH工藝主要用於低壓MOSFET，爲了降低導通內阻，把柵極結構做成了類似U型槽
PLANAR工藝是普通工藝，也是最常見的VDMOS結構。
8 接口靜電保護二極管 採用ESD102系列
9 高低側驅動芯片 matchtime half_bridge dead——time
10 HALF BRIDGE DRIVER 中有輸入logic有兩種類型，
HIN/LIN 內置死區時間，並且可以通過軟件控制死區時間，雙通道輸入 可以嘗試高通道全部拉高，pwm只給低通道。巧妙！！！
IN/SD 內置死區時間，並且 高低側的控制是單通道輸入，內部邏輯電路已經作。
10 關於BLDC的 整套解決方案。
MOS驅動器 IR2301S irs2336s IRS2104 IRS2304 IRS2308 IRS2183(電流和開關時間非常理想，但是高低側分開) IR2184(單通道，大電流，) IR21844死區可編程。 電流大 ，但是開關斷時間變長。
總結：IR21091 IRS2104 IRS2184(2A電流) IR7184
MOS管 BSC0924NDI IRLS3813 IRLR7843 IRLR6225 IRLR8743 IRFR8314
ON C404N(安森美MOS管)
理論工作性頻率 323khz 結合電機的工作特性 一般 20khz。
電機控制器(設計無刷電調) TLE987X系列 XMC1300 IRMCK099
肖特基二極管 BAS4002/3005A/3010S/
飛行指示器 BCR450 BCR421U BCR321U
TVS保護管
壓敏電阻 壓敏電阻"是一種具有非線性伏安特性的電阻器件，主要用於在電路承受過壓時進行電壓嵌位，吸收多餘的電流以保護敏感器件。
壓敏電阻是一種限壓型保護器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當過電壓出現在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值，從而實現對後級電路的保護.
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13 TI的drv10866 uvw接在一起，對於三線BLDC或者三角形接法的電機，可以用三個2k左右的電阻形成一個虛擬中點接到COM，形成反電動勢過零檢測
14 使用ir2101s的隔離芯片，進行mos的驅動，使用三態緩衝門，進行pwm信號隔離，防止芯片干擾。
15 磁珠。bead ferrite bead FB 單位爲歐姆 隨着頻率增加，電阻值變高
磁珠用於抑制電子設備中30MHz至3000MHz範圍內的噪聲
16 emi filter 電磁干擾濾波器 bemf 反電動勢
17 mos 電壓控制器件，好好理解，反覆用。通過電場，打開導電通道.
18 電機內部是線圈繞組，它相當電感，在斷電的瞬間會產生很大的感應電壓，如果沒有隔離，這個感應電壓可能會將MCU擊穿。
MCU通常不僅提供電機的驅動信號，還連接着各種通訊、傳感器等電路，MCU損壞會使一個系統全部癱瘓，因此加隔離電路是非常必要的。
常用的隔離，可以是光耦隔離，也可以是單向導通的邏輯門電路等等。具體情況需根據項目具體要求而定。
74LVC245三態緩衝器
驅動電路記得添加驅動隔離芯片，首先芯片的驅動能力相對較弱，既然共用同一個電源的話，就使用類似的單向導通芯片做隔離。
此外，三態緩衝器有助於解決 高低側驅動芯片因單片機驅動能力不足帶來的啓動困難的問題。
！！！ 如果說芯片使用的電源和電機供電電源分開（延伸開，比如數字電源和模擬電源的接地問題就非常重要），
那麼就可以嘗試光耦隔離和數字隔離芯片。 數字隔離芯片原理和 變壓器差不多，速度相對來說更快。 //光耦合器與數字隔離器
關於電源隔離：
隔離電源：電源的輸入迴路和輸出迴路之間沒有直接的電氣連接，輸入和輸出之間是絕緣的高阻態，沒有電流回路；
非隔離電源：輸入和輸出之間有直接的電流回路，例如，輸入和輸出之間是共地的。
19 全橋逆變電路的核心在於搭建高低側驅動橋，二極管 D1 跟電容 C1 組成的自 舉升壓電路的把握關乎橋式驅動輸出的品質。 其次， mos 管兩端的反接二極管， 作爲續流二極管保護作用和在驅動橋輸出端的吸收電容的設計也是必不可少的。 最後，輸出電阻 R16 和 MOS 管的寄生電容在頻率過高的時候，容易出現振鈴現象， 輸出存在異常尖波，所以需要對該電阻的選擇有所考慮，一般在 20R 左右，不可 過高，不然容易導致輸出緩慢.
20 最終的截止頻率大概在 300khz，有效佔空比爲98%。 主要侷限於電路中的自舉電路的電容充放電時間。
21 其中在 頻率過快的時候，會出現 振鈴現象，主要由於MOS管存在寄生電容和柵極電阻。
有什麼問題，歡迎和我交流。