上下桥互补输出,可能会让下管误导通的情况
解决办法有三个:
1.选择高阈值导通的MOS管
2.Cgs放电电阻适当减小
3.MOS管ds并电容
还介绍了,用N管来驱动推挽,使MOS管开通与关断
以及P管的
这节课我们接着上节课的思路,来分析一下,推挽实际的充电电流是多大
我们之前将推挽时,粗略的估算,有百毫安级别的电流,我们来看看,实际是不是的。
上图中,若我们只看充电回路,把其他的都去掉
是不是就是上面这幅图
我们从瞬态的去分析这个电路,当刚刚上电时,Cgs上时没电的,所以B点是0V,那么请问,A点电位是多少呢,Igs是多大呢?
大家看上面两个电路能相互等效对吧,可以告诉大家,并不是113mA,大家先跟着我的思路。
那么我们按等效电路去计算好吧
首先,我们看,这里三极管是工作在放大状态对吧,这里告诉大家一个判断方法,设射极跟随一般情况下,都是工作在放大状态下。
就拿这副图来说,Cgs是不是最终充到11.3V,那么Vce=0.7V,是不是就是我们上次说的,临界饱和状态。可以说是饱和,也可以说是放大,此时满足Ib*β=Ic。这个管子在电容充满的情况下,都还是放大状态,在没充满前,必定可以说是放大状态对吧。
我们知道,三极管工作在放大状态。那么Ib*β=Ic,我们假设放大倍数为100,Ie=101*Ib。
VB=Ie*R1+VGS VA=12V-Ib*R3 VA=VB+0.7V
那么,我们将他们的方程列出来:101*Ib*R1+Vgs+0.7V=12V-Ib*R3,上式中我们说刚刚上电,所以Vgs是不是为0V,那么未知数只有Ib对吧。
算出来得到的Ib=0.562mA,那么Ib出来了,我们是不是就可以得到Ie,那么Ie=101*Ib=101*0.562mA=56.781mA,Ie出来了,是不是就能知道Vb的电压了。
Vb=Ie*R1=56.781mA*100=5.678V Va=Vb+0.7V=5.678V+0.7V=6.378V
通过计算我们得到,最大充电电流才56.781mA,而我们知道,当电容电压升高后,充电电流只会越来越小对吧,这里就不重复计算了。
问:老师这个算出来是指刚开通的那瞬间吗?
答:对
那么大家有没有发现,三极管工作在放大状态。Ic是随Ib去变化
而随着Vgs电压的上升,A点电压会上升,带来的就是Ib减小,在就是Ic也跟着减小,那么我们是不是可以想办法,将Ib与Ic分开,让他们有各自的回路。
比如说上图中,我们用P管来充电,我们让P管的Ib始终是1mA。若我让P管,Ib=1mA,Ic最大是100mA。我们假设,刚刚上电,Cgs上没电,大家说此时三级管工作在放大还是饱和?
我们一起计算一下好吧
VA=100mA*100R-0V(Vgs)=10V Vce=12V-10V=2V
在初始上电阶段,三极管是工作在放大状态对吧。
那么我们假设,Vgs电压上升到2V,那么此时,三极管是工作在放大还是饱和呢?
我们先假设三极管饱和了好吧,那么Vce=0.3V
VR1=12V-2V(Vgs)-0.3V(Vce)=9.7V,IR1=VR1/R1=9.7V/100R=97mA
这里是不是Ib*β>Ic,三极管是工作饱和状态,满足饱和的条件对吧。
问:假设放大呢 不就是100Ma=100MA 了么
答:也可以用假设放大,那么100mA*100R=10V,是不是就不符合实际情况了,一样的
问:老师 咋不符合实际情况了 不太明白
答:你VA=10V,Cgs=2V,VCC=12V,是不是肯定不能是放大状态了。我们说,三极管饱和后,Rce已经达到最小值了,Vce最小等于0.3V,这是我们约定好的对吧
问:我知道啊 所以我刚开始说 是临界饱和
答:临界饱和我们是说Vce=0.7V,那么Vce=0.3V,我们是不是认为已经深度饱和了。
我们看上图,三极管在进入饱和前,Ic一直等于100mA。
问:那老师用N管把基极电阻减少能解决这个问题吗
答:不明显,没有用P管来的直接
我们把P管的前级电路补全
单片机输入到Q3,用Q3来控制Q2对吧,这样是不是就能完成Cgs的充电任务。输入为高是,Q3导通,Q2有Ib回路,那么就有了充电回路对吧。
那么我们看放电回路该怎么接,是不是要么用N管,要么用P管,现在我们不知道用哪个合适对吧,我们来一个一个分析,我们先看一下,用N管怎么接。
我们来分析一下,Q1的B级应该接在上面地方合适呢?
问:我怎么总感觉这个讲过 当时还故意上下管调换了顺序 来分析充电 放电
答:我们整合整个电路,来完善它,之前讲的只是定性
大家说接在C点合适吗?不合适,两个管子都导通了。
有同学说接在D,我们一起分析一下,看一下行不行。
我们先看输入信号为高,D点被拉低到0.3V,Q1肯定不导通对吧,那么Q2是有Ib回路的对吧,那么Q2导通,给Cgs充电。
主要回路是这么3条对吧。
那么我们再来看一下输入为低时,那么Q3截止对吧,大家计算一下,此时M点的电位是多少,我们按分压来算。
先不看三极管的be,等效电路是不是这个。那么M点算出来是不是差不多1.7V差不多,那么大家在来计算一下C点的,那么大家有没有发现,两个管子都导通了呢?
通过计算我们发现,接在D点,两个管子都导通了对吧,那么肯定不行对吧。
问:Q1导通后M不是给嵌位成0.7V吗?
答:我们现在在算,电压能不能达到导通阈值。
问:都导通了有什么后果吗
答:Q2与Q1都导通,不就相当于短路了吗,那么MOS管还能正常的开关吗? 而且,三极管会发热比较严重,可能会烧坏
我们分析完C点与D点发现都不行,我们重新整理一下思路,是不是当Q2导通时,Q1肯定不能导通对吧;而Q1导通时,Q2肯定不能导通对吧。这里的两个输入,是不是存在着反相的关系?就是我们说的互补输出类似对吧。
有同学说接在Q3的B上
这样行吗?不行。是不是输入为高时,两个管子还是都导通了对吧。
大家有没想过,既然输入需要反向,而我们学过的器件里,什么是输入输出反向的器件呢?是的,这里前级是不是还可以加一级三极管。
当输入为高时,Q1导通,Q4导通,Q3与Q2截止对吧。
主要的回路是不是这么几条。
问:q4要是没有饱和。是不是有可能到痛q1
答:这里肯定是饱和,Ic=1mA,Ib假设为500uA,是不是肯定能饱和。
我们再来看,输入为低时,是什么样的,此时,Q4与Q1截止;Q3与Q2导通对吧
主要的回路是不是这么几条。
问:R4不要可以吗
答:这里是高频的开关,留着放电
我们在回到最开始这里个图,还有一种办法,可以不通过加三极管来实现充放电,我们说,Q1与Q2需要反相信号来驱动,三极管本身就有这样的功能。
我们看上图,我们说将输入信号接在Q3的E级,而B级通过电阻上拉至源,我们一起来分析一下。
答:是的
当输入为高时
主要是着两条对吧。
当输入为低时
输入为低时,回路是不是这么几条。
那么上图电路是不是看起来非常的完美,充电与放电电流都很大对吧,两个管子都是先放大,立马转饱和。充电与放电的最大电流都达到了100mA,是不是看起来比最开始讲的推挽要强。
问:放大 都是开启瞬间 等gs电压上升了就饱和了
答:是的,相对于充电电流而言,这种接法会更大
但是以上的电路有个致命的缺点
我们说,输入信号都是有一个斜率的,虽然时间非常的短,我们假设输入信号上升到1.4V,Q3与Q1是不是都导通了呢?那么Q3导通后,是不是代表着Q2也导通,那么是不是带来的是,Q2与Q1瞬间的串红,他们并没有相互自锁对吧。所以这种接法,在实际中,基本不用。
那么我们在来看一下,如果用P管来放电该如何接
我们来看,如果用N管来来放电,我们需要外加信号来控制。而我们用P管的话,是不是只需要B级接一个下拉电阻,他就能完成自放电呢?
那么这里给大家留一个作业,有条件的同学都做一下
将P管加在以上的电路中,来完成充电与放电互不干涉,遵循:源 回路 阻抗。