关于H桥中IR2110自举的疑惑

IGO_AVR · 发表于 2011-3-24 20:36:14

这两天想做个步进电机驱动板，所以看了些H桥，看到IR2110的时候有些疑惑，看到网上很多关于介绍IR2110自举的问题，但是IR2110为什么要自举呢，自举有什么作用呢？还有IR2110在整个电路中担当了什么角色呢？难道单单是隔离吗？有人能帮忙分析下吗？

823032003 · 发表于 2011-3-24 21:44:05

no pp？

arokh · 发表于 2011-3-24 21:52:28

如果是NMOS+PMOS，就没自举的必要，因为NMOS做下桥臂，Vgs=10V即可导通，PMOS做上桥臂Vgs=VBB-10V即可导通。但是如果是全NMOS桥就有问题了，上面的NMOS要导通就需要Vgs=VBB+10V，这个高压从哪里来？请楼主先思考一下。

shsyf · 发表于 2011-3-24 22:07:10

2楼正解!

这两天正好在谈这个问题.
http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=4620349&bbs_page_no=1&bbs_id=3049
27楼有图.附近有分析. 全NMOS桥自举有必要!

IGO_AVR · 发表于 2011-3-25 10:34:10

大致明白了，对于全NPN型桥，上桥臂开通的条件是BE有压差，至少0.6V，但是对于桥电路，如果不自举是无法得到这个压差的。是这样吧，但是我在看LN298的原理框图时，发现内部桥就是4个NPN，没有自举电路，而且我们在用LN298的时候也不加自举电路的啊，它怎么能工作，还是内部还有什么其他玄机。。？

IGO_AVR · 发表于 2011-3-25 10:34:44

(原文件名:H桥.png)

shsyf · 发表于 2011-3-25 11:33:47

里面肯定有玄机! 上图只是个框图,介绍得不尽不实.

只说Vs是50V(最高), Vss是7V(最高),
输出上管和下管的驱动单元的电位差最高可达近50V,怎么也不可能是区区7V可以包容的.

shsyf · 发表于 2011-3-29 15:39:28

有了! 在IR2110的 5, 6之间加自举电容. 在3 , 6 之间加自举二极管.

IGO_AVR · 发表于 2011-3-29 15:42:46

shsyf · 发表于 2011-3-29 15:45:37

还要咱截图吗?

shsyf · 发表于 2011-3-29 15:51:19

(原文件名:32921.jpg)

IGO_AVR · 发表于 2011-3-29 20:14:38

这个图我看过啊，和我的问题有什么联系嘛？L298不需要用IR2110来驱动！

shsyf · 发表于 2011-3-29 20:24:32

回复【11楼】IGO_AVR
这个图我看过啊，和我的问题有什么联系嘛？l298不需要用ir2110来驱动！
-----------------------------------------------------------------------
哦,是我搞错了.

想起来了.

当时是在找l298的玄机. 而5楼的图又太笼统. 无处着手.

是莫有关系滴. 打扰啦.

IGO_AVR · 发表于 2011-3-29 21:31:03

呵呵，谢谢你踩哈，多来哦

IGO_AVR · 发表于 2011-4-18 14:34:01

发一张图，请大家分析。

(原文件名:2009080316513866.jpg)

为什么这个桥没有自举。。。
*******************************************************************
*                                                                *
* ME850单片机开发实验仪演示程序 -  音圈电机测试程序             *
*                                                                *
* MCU: AT89S52 晶振：11.0592MHz                               *
*                                                                *
* 版本：V1.1 (2009/08/02)                                        *
* 作者：gguoqing  (Email: gguoqing@willar.com)                   *
* 网站：www.sofi-tech.com (硕飞科技)                            *
*    www.mcusj.com (伟纳单片机世界)                            *
* 邮箱：sofitech@tom.com                                        *
*                                                                *
*【版权】Copyright(C) 深圳硕飞科技有限公司  All Rights Reserved *
*【声明】此程序仅用于学习与参考，引用请注明版权和作者信息！       *
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* 驱动硬盘中的音圈电机快速左右摆动                               *
*                                                                *
*******************************************************************/

--------------------------------------------------------------------------------
以下为回复后可浏览的内容：
#include <reg52.h>

char code reserve [3] _at_ 0x3b;  //保留0x3b开始的3个字节

/**********************************************************

延时函数

**********************************************************/
void delayms(unsigned int ms)
{
unsigned char t;
while(ms--)
{
   for(t = 0; t < 114; t++);
}
}

/**********************************************************

主函数

**********************************************************/
void  main(void)
{
P0 = 0xff;
P2 = 0xff;
P1 = 0x15;

while(1)
{
   P1 = 0x1c;       //正向摆动
   delayms(14);
   P1 = 0x1f;       //音圈电机掉电
   delayms(5);

   P1 = 0x13;       //反向摆动
   delayms(7);
   P1 = 0x1f;       //音圈电机掉电
   delayms(5);
}
}

/*********************************************************************

音圈电机：

  A+ P10
  A- P11

  B+ P12
  B- P13

  C+ P14
  C- P15

N N C- C+ B- B+ A- A+

0 0 0 1 1 1 0 0 //OUTA - H, OUTB - L, OUTC - N

0 0 0 1 0 0 1 1 //OUTA - L, OUTB - H, OUTC - N

0 0 0 1 1 1 1 1 //OUTA - L, OUTB - L, OUTC - N

*********************************************************************/
这是对应的驱动程序，从程序上看。当X+为1时（G电压基本等于0）上管关断，X+为0时（G电压基本等于VCC）上管开，所以上管应该不是PMOS，而且昨天晚上用PISPICE仿真了一下，发现下面这样的情况MOS照样能开，只是在GS上有压降，如图：

原理图 (原文件名:3.jpg)

仿真，红色为电阻R4上的电压，青色为MOS管压降 (原文件名:4.jpg)

照仿真来看，14楼图片的上管确实能导通，可是会有压降，于是我用MOS管搭了个电路测试，的确能通，如果这样的话是不是就说明在对功耗要求不高的情况下我是可以不采用自举来做H桥呢？就好14楼一样？请高人指点

user1st · 发表于 2011-4-18 14:59:10

首先“自举”这个词来定义这个电路有点不合适，虽然大家都这么叫，
某个电路形式下，这个电路中的上桥也是要有一个独立的电源来驱动的。
并且和下桥驱动电源隔离（或没有共同的电流通路）那么如果这样的桥很多的情况下
就需要有多个驱动电源且相互隔离，这样在一般的电路设计中就会很麻烦和增加成本，
这种电路在这种情况下的优点就体现出来了，上桥驱动的电源就由下桥导通时给那个电容充电
充电的电容相当一个电源。做到了和单独供电接近的效果。
但这种电路有个缺点，不能工作在持续的直流状态下，这时的上桥电容充的电压会慢慢降低，最后消失，导致上桥关断。
其实这个电路没名字还好一点，或者叫电荷泵。就那样。

abuzhu · 发表于 2011-4-18 15:02:48

先说14楼这个图吧，就在眼前好看着说。

首先一个概念必须清楚，要使一个N-MOS管开通，必须有足够高的正向的Vgs，即MOS管的栅极比源极电压高。

上图当需要开通上臂Q1时，连接到上臂的Q7 9013关断，此时上臂的Q1管的栅极将由电阻R1连接到电源VCC，并获得足够高的Vgs，打开上臂的MOS管，需要关断Q1时，打开Q7，将Q1的栅极拉低到GND+Vce，Q1关断。

这是VCC电压比较低的情况，如果VCC比较高时，再采用这种电路，当三极管关断时，VCC的电压就会击穿MOS管的栅极绝缘（一般不超过40V），因此在很多场合是无法采用这种电路驱动的。

再回头IR2110，在其中采用了自举电路，在下臂开通时（此时上臂是关断，对侧下臂关断），将电荷充到自举电容里，为接下来的MOS管开通提供能量。之所以采用这种结构，是因为由于结构的原因，高耐压高功率的的P-MOS管少而且价钱很贵，在这种条件下，宁可采用复杂的自举电路也不能采用P-MOS搭配N-mos的结构。

IGO_AVR · 发表于 2011-4-18 16:53:05

14楼图里的管子应该都是NMOS吧，如果是NMOS，不自举的话即使9013关断，栅极电压达到了VCC，那也不足以开通MOS管吧，因为MOS管一旦导通，源极电压值就达到VCC，那样的话我觉得MOS管是无法导通的。。关于这一点不知道该怎么解释？

abuzhu · 发表于 2011-4-19 09:39:11

17楼：

在N-MOS的源极电压达到VCC之前，管子就会离开开关工作区而进入线性工作区，此时管子会呈现出电阻，使得源极电压不会真正的达到VCC。这种电路就是在低电压小功率时应用一下，如果功率大了上臂MOS管的功耗就会明显的呈现出来。很多用这种电路做的无刷电调，在功耗比较大的时候会严重发热，甚至把MOS管的焊锡都融化。

如果我做14楼这样低电压小功率的电路，我会毫不犹豫地在上臂使用P-MOS的。

这从另一个角度说明了为什么IR2110这样的电路要采用“自举”的方式，这样可以保证一个足够的Vgs，令MOS管工作在开关状态。

IGO_AVR · 发表于 2011-4-20 14:10:54

哦，原来如此，谢谢了啊！
我今天做了个三相无刷电机的驱动，现在碰到问题(上面三个P管非常烫，下面三个N管一点都不热。我在测试P管DS间有4V的压降，电源电压从9V被拉低到4.6V)，但不知道是出错哪里了请LS帮忙分析下好吗？电路图如下：

(原文件名:QQ截图未命名.jpg)

IGO_AVR · 发表于 2011-4-20 14:19:30

问题补充，不带三项电机的时候波形还比较好，带了三项先机之后波形非常差！

IGO_AVR · 发表于 2011-4-20 14:24:08

图中的D原来是想用1N5819的，可是手头只有4148,就用了4148,不知道是不是会有影响。。

abuzhu · 发表于 2011-4-20 15:11:03

19楼:不知道你是用什么元件驱动这个电路的,如果是5V的AVR芯片之类的话，不用三极管的方式为好。当采用图上的这种电路的时候，上臂的开通会比较快，因为三极管几乎在几百纳秒的时间就可以把管子的栅极电压“拉倒”，但是需要关断上臂时，需要靠电阻R1向MOS管的栅极电容充电，才能关断上臂，这个时间可以按照MOS管的参数和R1的电阻推算，一般会有几十微秒的量级；同样的道理，下臂的驱动状况正相反，开通慢而关断快。

这样在上臂关断的几十微秒内，会不会出现上臂半关断而下臂半开通的状态，也许是因为这个原因，使得电源被瞬间短路而拉低，而此时上臂处于放大区有较大的功耗，所以上臂会比较热呢？

总之上面这个电路采用这样的驱动电路是不合理的，前面说了如果是AVR这样的5V芯片，5V的输出电压可以保证管子的开通，那么直接用AVR的IO输出最好，因为AVR的IO输出是推挽形式的，能很好地做MOS管驱动，开通和关断都可以在数百纳秒（这个数字可能有误差）内完成。如果不是AVR的话，应该采用推挽的形式来做驱动，保证比较快的开关速度。

先写这么多吧。

IGO_AVR · 发表于 2011-4-20 15:39:00

楼上强人啊，我用的是3.3vAVR,可是IRF540不是需要10V左右的VGS才能全导通吗？5v也可以吗？3.3呢？

abuzhu · 发表于 2011-4-20 16:35:15

如果是3.3V驱动IRF540，那就要用推挽为好了，或者用IR的集成驱动电路也是个不错的选择。我个人倾向于后者,IR2130试试看吧。

IGO_AVR · 发表于 2011-4-21 17:00:06

我只用过IR2110，可是如果用IR芯片的话，就只能用PWM来驱动三项电机了，就不能达到我想要的U,V,W分别为1的效果了，这样驱动三项电机会不会有影响，还是本来三项电机就是用PWM加三个桥来驱动的，说得比较乱，不知道楼上能理清楚不？如果感觉乱，我就上张图~
谢谢！

diligent · 发表于 2011-7-26 10:17:11

MARK

Litsh · 发表于 2011-12-14 16:40:11

标记一下

虫虫好 · 发表于 2013-9-28 23:15:27

本帖最后由虫虫好于 2013-9-28 23:16 编辑

abuzhu 发表于 2011-4-18 15:02
先说14楼这个图吧，就在眼前好看着说。

首先一个概念必须清楚，要使一个N-MOS管开通，必须有足够高的正向 ...

不知道兄台能否提供一个 IR 驱动芯片独立供电的原理图，还有关于MOS 不同的栅极电压下过流能力能否指点一二

hda115 · 发表于 2014-3-27 06:55:09

MARK!收藏了

Chash · 发表于 2014-7-26 15:14:27

MARK一下！

xiaoguo1 · 发表于 2014-7-29 23:27:51

学习了

xurenhui · 发表于 2014-10-7 14:49:53

都是些NR谢谢了

z7z8king · 发表于 2015-8-8 17:36:07

学习了，MARK了。还想问下，3.3v推下臂能推动么？

zcf287 · 发表于 2016-2-25 18:55:11

好贴，学习了

奮闘ing · 发表于 2017-8-18 23:38:41

还是没完全理解自举的含义，我再仔细看看~

akey3000 · 发表于 2023-5-17 12:15:58

arokh 发表于 2011-3-24 21:52
如果是NMOS+PMOS，就没自举的必要，因为NMOS做下桥臂，Vgs=10V即可导通，PMOS做上桥臂Vgs=VBB-10V即可导通 ...
(引用自3楼)

路过大神帮忙指导下Vgs=VBB-10V如何产生的

MYQQ2021 · 发表于 2023-5-19 08:34:27

akey3000 发表于 2023-5-17 12:15
路过大神帮忙指导下Vgs=VBB-10V如何产生的
(引用自37楼)

大概原理是：电路原理中都提过，电容两端的电压不会突变，假如电容被充电到10V，如果它的负极是0V，正极就是10V，如果这时以极快的速度（这个电路是可以做到的）让它的负极为10V，那么它的正极就是20V……这大概就是所谓的自举抬升吧

关于H桥中IR2110自举的疑惑

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