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標題: 請教PMOS管驅動中二極管D1的作用是什么？ [打印本頁]

作者: hhh402 時間: 2025-4-16 11:08
標題: 請教PMOS管驅動中二極管D1的作用是什么？

作者: zl98 時間: 2025-4-16 13:42
D1能夠防止輸出電壓通過Q9 PNP的射極基極二極管或者R3的路徑灌入到PWM信號，通常這類驅動電路都是以弱信號驅動產生強輸出，PWM信號通常來源于MCU/MPU/SOC/DSP etc...其幅值一般在1.8~5V之間，而VM作為功率管的源一般都是較高電壓如12V/24V etc...

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-16 13:56
隔離高壓電壓灌入單片機引腳用的,驅動信號為5V,驅動電路為12V通過電阻會連通的.

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-16 14:03
D1不用也是可以的,它同三極管中的二極管方向相同,只要三極管耐壓足夠高就不會高壓灌入的危險,假設三極管損壞屬于短路則二極管一點用處都沒有,可以斷定為多余.

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-16 14:04
況且只控制一個管子,完全不用那么麻煩,用光耦足夠.

作者: Y_G_G 時間: 2025-4-16 16:11
看了半天也沒看到它有什么用
但不能信說要用光耦的,用光耦的,在小電流時影響不大,大電流時,容易燒壞功率管子
目前為止,沒見過電調上面用光耦的

作者: hhh402 時間: 2025-4-16 16:18
如果作用如沙發(fā)所說的話，我覺得D1有點多余，光耦更沒有必要，而且光耦速度太慢，驅動高速MOS不合適。

作者: xiaobendan001 時間: 2025-4-16 16:29
D1就是并聯(lián)在三極管的集電結上面的，的確感覺沒啥用。

作者: WL0123 時間: 2025-4-16 21:11

hhh402 發(fā)表于 2025-4-16 16:18
如果作用如沙發(fā)所說的話，我覺得D1有點多余，光耦更沒有必要，而且光耦速度太慢，驅動高速MOS不合適。

D1就是蛇足，任何典型圖騰柱驅動電路沒見過此用法。

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-16 22:36
不僅D1多余Q8Q9更是多余，這充分體現了設計水平。

作者: szb314 時間: 2025-4-17 07:19

hhh402 發(fā)表于 2025-4-16 16:18
如果作用如沙發(fā)所說的話，我覺得D1有點多余，光耦更沒有必要，而且光耦速度太慢，驅動高速MOS不合適。

炸管的時候，就懂了，D1只是保護作用，去掉也沒什么，增加維修難度而已

作者: a399288395 時間: 2025-4-17 08:16
D1兩個作用，1；是防止Q7導通的時候把自己的基極電壓拉低把自己鎖死；2；是隔離，防止VM的電壓倒灌進單片機的PWM口。其實這個電路設計太繁瑣了；完全不用這樣做； D1可以直接去掉；

作者: GlenXu 時間: 2025-4-17 08:58
這是一個經典設計。
D1能防止Q7進入深度飽和，提高關斷的速度。

作者: hhh402 時間: 2025-4-17 14:00
樓上說的好像有道理，但是用NI Multisim 14.0仿真，D1有沒有差別不大，還是NI Multisim 14.0無法仿真這種情況？

作者: coody_sz 時間: 2025-4-17 16:13
抗飽和的

作者: coody_sz 時間: 2025-4-17 16:16
我是電路原設計者。
看完了評論，居然沒人知道D1是用于三極管抗飽和的。如果沒有D1，三極管退出飽和時間會有幾個us，有D1則三極管500ns之內就能截止。
說D1沒有作用的，都是憑感覺而已，沒有人去測試一下嗎？加單點，就是上拉一個1K電阻，5V供電，就可以測試了，使用雙綜數字示波器。

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-17 18:43

coody_sz 發(fā)表于 2025-4-17 16:16
我是電路原設計者。
看完了評論，居然沒人知道D1是用于三極管抗飽和的。如果沒有D1，三極管退出飽和時間會 ...

既然是原設計者，那么，可說其減小時間原理？
另Q7集電極直接10K是否能正常工作？

作者: xiaobendan001 時間: 2025-4-17 19:12

coody_sz 發(fā)表于 2025-4-17 16:16
我是電路原設計者。
看完了評論，居然沒人知道D1是用于三極管抗飽和的。如果沒有D1，三極管退出飽和時間會 ...

那么原理呢？科普一下唄

作者: 622323wjl 時間: 2025-4-17 20:59
D1不用也是可以的,它同三極管中的二極管方向相同,只要三極管耐壓足夠高就不會高壓灌入的危險,假設三極管損壞屬于短路則二極管一點用處都沒有,可以斷定為多余.應該是這個原因。

作者: qrw 時間: 2025-4-17 23:02
D1能夠防止輸出電壓通過Q9 PNP的射極基極二極管或者R3的路徑灌入到PWM信號，通常這類驅動電路都是以弱信號驅動產生強輸出，PWM信號通常來源于MCU/MPU/SOC/DSP etc...其幅值一般在1.8~5V之間，而VM作為功率管的源一般都是較高電壓如12V/24V etc...

作者: TP801 時間: 2025-4-18 12:25
防止三極管進入深度飽和狀態(tài)，影響開關速度，你可以仿真或者實測試試，比較一下有無二極管時的區(qū)別。

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-18 14:10

TP801 發(fā)表于 2025-4-18 12:25
防止三極管進入深度飽和狀態(tài)，影響開關速度，你可以仿真或者實測試試，比較一下有無二極管時的區(qū)別。

如果有，就請截圖仿真來看看，調節(jié)到10ns觀察，或者示波器也可，并請闡述其作用原理。

作者: hhh402 時間: 2025-4-18 16:46
仿真看不出來

無標題.jpg (800.06 KB, 下載次數: 0)

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-18 19:20

hhh402 發(fā)表于 2025-4-18 16:46
仿真看不出來

三極管中二極管外并聯(lián)二極管如何能從幾個us減小到500ns？什么道理？

作者: 歐陽云天 時間: 2025-4-19 23:11

WL0123 發(fā)表于 2025-4-16 21:11
D1就是蛇足，任何典型圖騰柱驅動電路沒見過此用法。

D1是個有用的元件，推挽電路這邊的電壓高，萬一損壞的時候可以防止電壓倒灌進入MCU造成損壞，這種設計在電磁爐電路里面也有

作者: qinlu123 時間: 2025-4-24 09:32

xiaobendan001 發(fā)表于 2025-4-17 19:12
那么原理呢？科普一下唄

我猜，三極管基極寄生電容存的電可以通過二極管從集電極釋放掉，沒有這個二極管只能從R1釋放掉

作者: coody_sz 時間: 2025-4-24 12:22

xiaobendan001 發(fā)表于 2025-4-17 19:12
那么原理呢？科普一下唄

看到不少人仍有疑問，統(tǒng)一回復這里：

抗飽和是三極管應用最基本的技術之一。

三極管從深度飽和退出緩慢的原因

電荷存儲效應
  在深度飽和時，基區(qū)會積累過量的少數載流子（NPN管為電子，PNP管為空穴）。
  集電結正偏導致集電區(qū)也會注入大量少數載流子（NPN管集電區(qū)的空穴）。
  這些存儲電荷形成"超量存儲電荷"，需要更長的關閉時間來清除。

深度飽和時VCE電壓過低，出現雙結正偏效應，導致：
  集電結耗盡層電容處于最大充電狀態(tài)。
  發(fā)射結電容也完全充電。
  這些電容在退出時需要重新建立耗盡層，延遲電壓恢復。

復合過程限制
  截止時存儲電荷主要通過兩種方式消散：
  (1) 基極反向電流抽走（主導作用），較小的基極電阻可以加快截止，但會加重驅動負擔。
  (2) 載流子本征復合（速度較慢）
  深度飽和時PN結電荷極大，即便有強反向驅動電流，完全清除仍需較長時間。

要提高速度，PN結不要進入反偏，減小PN結充電電荷，使三極管不進入深度飽和是最簡單有效的措施。
有多種抗飽和的電路，有興趣的朋友可以自行去搜索，我大學時的模電課本（80年代版本）就有提及。
最簡單的抗飽和電路就是使用抗飽和二極管，讓三極管的VCE保持在0.5~0.8V左右，而只用一個肖特基二極管，可以令VCE在0.3V左右，雖然效果比VCE=0.5~0.8V稍差，但電路簡單，零件少，成本低，工程上可以接受。

有人用虛擬軟件仿真說沒有效果，因為我不用仿真，所以不知道，建議實際搭電路測試，使用雙蹤數字示波器觀察，最小采樣1GHz，最小模擬帶寬50MHz，示波器探頭一定要使用x10檔。下面給一個結果參考。測試時VCC=5V。

作者: Y_G_G 時間: 2025-4-24 13:03

hhh402 發(fā)表于 2025-4-18 16:46
仿真看不出來

我的仿真電路是看得出來的,加了二極管是300nS左右關斷,不加二極管的是660nS左右關斷
但是,這個在無刷驅動中并沒有什么用,電感電流不能突變,最初的電流并不會太大,所以,也幾乎看不到有人用這個電路的,不知道有這個電路存在也是正常的

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-25 10:19
用參數接近的三極管作測試，BC817頻率100M，比8050的150M還小些，仿真看下圖：

這是正弦波驅動

這是方波驅動

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-25 11:57
之前示波器時間調大了，不用發(fā)表，看新的。

方波，可見并聯(lián)二極管反而時間多了。

正弦波

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-25 13:48
再補充一張上升圖片，這才是并聯(lián)二極管帶來的變長影響曲線。

至于正弦波的那個圖，要品品。

作者: Y_G_G 時間: 2025-4-25 14:59

xianfajushi 發(fā)表于 2025-4-25 13:48
再補充一張上升圖片，這才是并聯(lián)二極管帶來的變長影響曲線。
至于正弦波的那個圖，要品品。

品品什么?加了二極管開關速度就是快了呀,這還要品什么
你的仿真就是錯的,加了二極管開關就是快了,不是慢了對比一下我的電路,再看一下你的電路,看一下區(qū)別在哪里
這是64KHZ的仿真結果,加了二極管就是快了,不是慢了

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-25 17:12

Y_G_G 發(fā)表于 2025-4-25 14:59
品品什么?加了二極管開關速度就是快了呀,這還要品什么
你的仿真就是錯的,加了二極管開關就是快了,不是慢 ...

那就調到64千赫，150M的管子對于千赫信號。后級不管，就論并聯(lián)二級管的這個三極管，哪里不同？不就是一個并聯(lián)二極管，一個不并聯(lián)二極管？

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-25 17:21
不要心浮氣躁，看我說的，要測試就要拿參數相近的管子，低頻管子能用在高頻電路？

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-25 17:24
從理論上并聯(lián)也只能是增加結電容和結電荷區(qū)，速度自然也會有影響，變快的理論不成立。

作者: coody_sz 時間: 2025-4-25 17:47

xianfajushi 發(fā)表于 2025-4-16 22:36
不僅D1多余Q8Q9更是多余，這充分體現了設計水平。

你這說法，充分說明你沒有實際做過這種驅動電路。
D1用于加速三極管截止速度，否則，你將會有幾個us的延時，而PWM周期一般就是20~50us。
PWM加到上管，一般PWM頻率為20~40KHz，MOSFET的等效輸入電容比較大，VGS充電到10V或從10V放電到0V的電量超過50nC，假設只用一個1K上拉電阻放電，中點電壓為5V，則平均電流為5mA，根據Q=I*t，放電50nC需要t=10us，使用兩個三極管來快速充放電，可以達到500ns的速度。

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-25 18:59

coody_sz 發(fā)表于 2025-4-25 17:47
你這說法，充分說明你沒有實際做過這種驅動電路。
D1用于加速三極管截止速度，否則，你將會有幾個us的延 ...

推斷正確，確實沒實際設計過，現在是紙上談兵，說不定將來會涉及到。
充放電理論也站得住，但就并聯(lián)二極管來說，理論在上面已經說過，提高速度理論得不到支持的。
至于將來設計驅動選用管子類型，可能也不會選場效應管，或許選高頻大功率場效應管型號。

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-25 19:25
然而要使得后面管子速度快，也不應該并聯(lián)二極管，除非有特別理由以及理論支持。
仿真就不說了，大家都有仿真軟件，都可以做，也不是一言堂，不如搭建電路示波器說話，并配合理論支持，論壇嘛，討論還是有益的。
印象中場效應管結電容應該很小。
‌場效應管（MOS管）的結電容主要包括輸入電容Ciss、輸出電容Coss和反向傳輸電容Crss，其具體數值取決于MOS管的規(guī)格和設計。‌
結電容的定義和影響因素
‌輸入電容Ciss‌：包括柵源電容Cgs和柵漏電容Cgd，其值通常在幾皮法拉（pF）到幾十皮法拉（pF）之間。例如，Ciss = Cgs + Cgd‌
‌輸出電容Coss‌：漏源電容Cds，其值一般在幾皮法拉到幾十皮法拉之間‌
‌反向傳輸電容Crss‌：柵漏電容Cgd，其值也較小，通常在幾皮法拉到幾十皮法拉之間‌
如果是上述同1K電阻則頻率應該是在兆赫茲范圍。

作者: Y_G_G 時間: 2025-4-26 09:36

xianfajushi 發(fā)表于 2025-4-25 17:12
那就調到64千赫，150M的管子對于千赫信號。后級不管，就論并聯(lián)二級管的這個三極管，哪里不同？不就是一個 ...

這種電路叫抗飽和電路,是電路知識中的一種,理論依據什么的就不要去糾結了,你不知道是因為這種電路并不像恒流或者放大那樣常用,早期高速數字電路中就有這種應用
至于150MHZ對64KHZ,不要有這種管子隨便能應付得過來的想法,你先去復習一下共發(fā)射極放大電路的頻率特性再說
至于電路有什么不同,你的電路跟我的電路明顯就不一樣的呀,包括信號源,工作電壓,三極管連接方式,根本就是兩個電路呀
那你為什么不完全按照我的電路去試一下呢?反正你也有這個仿真軟件,你也能看到我的仿真結果呀

作者: coody_sz 時間: 2025-4-26 13:51

xianfajushi 發(fā)表于 2025-4-25 19:25
然而要使得后面管子速度快，也不應該并聯(lián)二極管，除非有特別理由以及理論支持。
仿真就不說了，大家都有仿 ...

大功率的MOSFET的輸入電容可以到nF級別，實際計算要看Total Charge的庫倫量，比如AOD403的VGS=10V時Total Charge為51nF，簡單線性計算，恒流驅動，如果要求0.1us就充放電完畢（這是很常用的速度），則要求充放電電流=51*10^-9 / 10^-7 = 0.51A，這就是為什么那些驅動芯片大部分都能提供0.2~2A的驅動電流的原因。下面是我常用的驅動芯片EG2104的驅動電流參數，死區(qū)100ns，充電2A，放電2.5A。

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-26 14:40

coody_sz 發(fā)表于 2025-4-26 13:51
大功率的MOSFET的輸入電容可以到nF級別，實際計算要看Total Charge的庫倫量，比如AOD403的VGS=10V時Total ...

場效應管目前還沒有研究，等手頭有示波器，搭建電路一定能觀察到。

作者: rundstedt 時間: 2025-4-26 17:34
就是防止三極管進入深飽和狀態(tài)的，當Q7 Vce低于0.5V，因為SBD D1的正向電壓0.2V，而Q7 Vbe是標準的0.7V二極管正向電壓，此時Q7的b極電流就從ce漏掉了，永遠無法進入Vce小于0.3V的深飽和狀態(tài)，那么管子從飽和恢復回來的速度會非常快。《數字電路》這本教材現在不講74系列進化到74LS系列的往事了嗎？

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-26 17:54

Y_G_G 發(fā)表于 2025-4-26 09:36
這種電路叫抗飽和電路,是電路知識中的一種,理論依據什么的就不要去糾結了,你不知道是因為這種電路并不像 ...

不用糾結？這不是提問者意愿，也不是論壇意愿，不是圍觀意愿，也不是參與者的意愿，大家都想弄明白，學些東西，對不。現在已經明白了些電路設計意圖了，相信所有參與者多少有些收獲。
那我就來說網絡找到的資料，說是肖特基壓降0.4低于三極管0.2，因此，先導通參與三極管電流，從而使得三極管集電極處于非深度飽和狀態(tài)，為快速恢復爭取到時間。
然而總觀整個波形，爭取那么點時間對整體波形時間來說不過杯水車薪，意義何在？對電機或元件意義何在？
電機對陡直加電，斷電意義何在？
都知道電感特性，也知道交流電中的電機并不需要陡直波形，況且這一丁點陡直在這個脈沖波形來看算的什么？

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-27 11:05
仿真畢竟是仿真，不能表示示波器，修改了還是一樣。

依然看不出加速跡線

使用場效應管確實有結電容充電的影響，選用場效應管有比三極管幾個優(yōu)勢？
可以肯定的是使用三極管確實可以加速充電

作者: coody_sz 時間: 2025-4-27 18:05

rundstedt 發(fā)表于 2025-4-26 17:34
就是防止三極管進入深飽和狀態(tài)的，當Q7 Vce低于0.5V，因為SBD D1的正向電壓0.2V，而Q7 Vbe是標準的0.7V二極 ...

我估計都簡化了吧，只有我們這些上年紀的老電工都還記得這些最基礎的技術。

作者: coody_sz 時間: 2025-4-27 18:08

xianfajushi 發(fā)表于 2025-4-26 17:54
不用糾結？這不是提問者意愿，也不是論壇意愿，不是圍觀意愿，也不是參與者的意愿，大家都想弄明白，學些 ...

如果沒有抗飽和電路，三極管截止會延時達到2us以上，而上下臂死區(qū)小于1us的話，就有燒管的危險，怎能說沒有意義呢？做電機驅動的，燒管的很多。

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-28 10:44

coody_sz 發(fā)表于 2025-4-27 18:08
如果沒有抗飽和電路，三極管截止會延時達到2us以上，而上下臂死區(qū)小于1us的話，就有燒管的危險，怎能說沒 ...

答復的好，相信提問者，圍觀者，參與者，都能明白其道理。
仿真，我這里只得到相反的觀察波形，當然不能與實際相比。

作者: Y_G_G 時間: 2025-4-28 13:13

xianfajushi 發(fā)表于 2025-4-26 17:54
不用糾結？這不是提問者意愿，也不是論壇意愿，不是圍觀意愿，也不是參與者的意愿，大家都想弄明白，學些 ...

1,你仿真的電路依然是不對的,很顯然,你不太懂得用這個仿真軟件
2,仿真結果確實只是參考而已,這不代表實際電路有同樣的效果
3,這是一個數字電路內部的基礎知識,不要用網上查到的東西來作為正確的答案來反駁
74LS系列就是加入了肖特基的誕生,你可以去看一下74LS07的規(guī)格書來驗證這個二極管的作用
至于它能帶來的加速效果,我在前面已經說了呀,是沒什么用的,對于電感沒多大意義
但不妨礙這個二極管具有"可以加快關斷速度,提高開關速度"的作用

作者: xianfajushi 時間: 2025-4-28 14:23

Y_G_G 發(fā)表于 2025-4-28 13:13
1,你仿真的電路依然是不對的,很顯然,你不太懂得用這個仿真軟件
2,仿真結果確實只是參考而已,這不代表實 ...

算了，對于網絡上能找到的資料也表示懷疑，假如說是由于電壓比較低引起的三極管集電極被鉗位，那么，用PNP不是更低了？然而，仿真曲線并未證實。
橋電路也看過幾款，有人自稱一個電路穩(wěn)穩(wěn)工作幾十年沒出過事的，純三極管電路。
不要勉強用你選的三極管仿真模型，三極管模型多了。
數字電路要求信號上升下降陡直這很容易理解。
橋臂要求減少交越時間這也有理，那是對于場效應管特性采取的措施，而三極管可以說基本同信號保持一致，前級特定場合可以采用恒流阻抗。

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