开发板中的二极管（DSH）起什么作用？

在开发板（特别是基于英飞凌 TLE9893-2QK 这类三相电机驱动器的开发板）上，标记为 DSH 的二极管，其作用几乎可以肯定是为了构建高边驱动的“自举电路”。

以下是详细解释：

1. 
   

   核心目的：为高边 MOSFET/IGBT 驱动提供浮动电源

   
   
   
   
   • 在半桥或全桥（H桥）结构中：
     
     
     
     • 低边开关（连接到地）的驱动电路参考点是系统地（GND），为其提供电源（通常是 V_BAT 或 V_DD）相对简单。
     
     
     • 高边开关（连接在电源 V_BAT 和输出相线之间）的源极/发射极电压会随着开关状态在 GND 和 V_BAT 之间剧烈跳动。这意味着其驱动电路的参考点（源极/发射极）不是固定的，而是浮动的。
     
     
     • 要可靠地导通高边开关，驱动电路需要在其源极/发射极（浮动的参考点）基础上提供一个比该点电压高出一定值（通常是 V_GH，如 10-15V）的栅极/基极电压。
     
     
   
   
   • 挑战： 如何在源极/发射极电压达到接近 V_BAT（例如 12V 或 24V）时，仍然能在其上叠加一个 +10~15V 的驱动电压？
   
   
   
   


2. 
   

   解决方案：自举电路

   
   
   
   
   • 自举电路是利用低边开关导通时产生的压差，通过一个电容（自举电容 C_BOOT）和一个二极管（就是 DSH）来为高边驱动产生浮动电源的经典方法。
   
   
   • 工作原理：
     
     
     
     1. 低边开关导通期：
        
        
        
        • 低边开关导通，将对应相的相线（如 U, V, W）拉低至接近 GND（忽略导通压降 VSAT）。
        
        
        • 此时，高边开关的源极/发射极（即相线电压）也接近 GND。
        
        
        • DSH 二极管导通： 自举电源（通常由 V_DD 或一个低压稳压器提供，如 5V 或 12V）通过 DSH 给自举电容 C_BOOT 充电。C_BOOT 的一端连接到相线（≈GND），另一端通过 DSH 连接到 V_{BOOT_SUPPLY}。因此，电容两端电压被充电到接近 V_{BOOT_SUPPLY}（减去 DSH 的正向压降 V_F）。
        
        
     
     
     2. 高边开关需要导通：
        
        
        
        • 低边开关关断。
        
        
        • 需要导通高边开关。
        
        
        • 高边驱动电路的电源引脚（通常标记为 VB 或 VBS）连接到自举电容 C_BOOT 的上端（未连接二极管的一端）。
        
        
        • 高边驱动电路的参考地引脚（通常标记为 VS 或 SOURCE）连接到高边开关的源极/发射极（即相线）。
        
        
     
     
     3. 高边开关导通期：
        
        
        
        • 当高边开关开始导通时，其源极/发射极（相线）电压从 GND 开始升高。
        
        
        • 与此同时，DSH 二极管反向截止（因为其阴极电压 V_{BOOT_SUPPLY} 远低于此时升高的相线电压加上存储在 C_BOOT 上的电压）。
        
        
        • 关键点： 由于 DSH 已经截止，自举电容 C_BOOT 与其上存储的电荷（≈ V_{BOOT_SUPPLY}）被“举升”起来。电容的下端（连接VS）随着相线电压升高到接近 V_BAT，电容的上端（连接VB）电压也随之升高到 V_BAT + (V_{BOOT_SUPPLY} - V_F)。
        
        
        • 这个升高的电压 VB 为高边驱动电路提供了电源，使其能够在浮动的高位参考点 VS 上产生一个比 VS 高出 V_{BOOT_SUPPLY} - V_F 的驱动电压，从而可靠地导通高边开关。
        
        
     
     
   
   
   
   


3. 
   

   DSH 二极管的关键作用：

   
   
   
   
   • 单向导通充电： 在低边导通期间允许电流从 V_{BOOT_SUPPLY} 流向自举电容 C_BOOT，对其进行充电。
   
   
   • 反向隔离： 在高边导通期间阻止电流从已充电升高的自举电容 VB 脚流回 V_{BOOT_SUPPLY} 电源（防止短路和能量回流）。
   
   
   • 维持浮动电源： 其截止状态使得自举电容能够在高边开关导通期间维持其浮动电源，不受 V_{BOOT_SUPPLY} 电压钳位的影响。
   
   
   
   


4. 
   

   对 DSH 二极管的要求（为什么通常会选择肖特基二极管）：

   
   
   
   
   • 低正向压降： 为了最大化存储在 C_BOOT 上的有效电压 (V_{BOOT_SUPPLY} - V_F)，需要尽可能小的正向压降 V_F（肖特基二极管在此优于普通硅二极管）。
   
   
   • 快速反向恢复时间： 在高频开关应用中，当低边再次导通、相线电压下降时，二极管需要非常快速地由截止状态转变为导通状态。慢的反向恢复会产生较大的功耗和噪声，甚至可能导致电路工作异常。肖特基二极管是多数载流子器件，没有少数载流子存储效应，因此反向恢复时间极短（接近理想开关），非常适合高频自举应用。
   
   
   • 足够的反向电压额定值： 在高边导通期间，DSH 阴极电压是其阳极电压加上 V_{BOOT_SUPPLY} - V_F，阳极电压接近 V_BAT。因此，DSH 需要承受 V_BAT + (V_{BOOT_SUPPLY} - V_F) 的反向电压。必须选择 V_RRM 高于此值的二极管。
   
   
   
   

总结

在基于 TLE9893-2QK（或其他类似三相驱动器）的开发板上，标记为 DSH 的二极管是构成 高边驱动自举电路 的关键元件。它的核心作用是：

1. 在低边开关导通时，允许电流单向流过，为自举电容充电。


2. 在高边开关导通时，反向截止，隔离自举电容与低压电源，使电容电压能够“自举”升高，为高边驱动器提供浮动电源，确保高边开关可靠导通。

它通常选择低压降、超快恢复（通常是肖特基）二极管，以满足高频开关和效率的要求。在评估 TLE9893-2QK 开发板时，这个二极管（DSH）及其配套的自举电容（C_BOOT）是实现三相桥臂高边驱动功能正常运行不可或缺的部分。

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