电子技术（二十六）——典型功率驱动电路

lidenghui

一、简介


为了驱动不同的执行器，需要采用不同形式的驱动电路。驱动电路的种类按照执行器和功率开关器件的不同位置关系，可以分为低边驱动、高边驱动、半桥驱动和全桥驱动4种基本形式。

二、低边驱动电路


所谓低边驱动，就是将功率开关元件的电势配置在比负载还低的下部。



三、高边驱动

高边驱动（HSD）是指通过直接在用电器或者驱动装置前通过在电源线闭合开关来实现驱动装置的使能。

高边驱动器的设计比同等的低边复杂一些，一个原因是它通常使用（NMOSFET）作为功率元件。NMOSFET是优选的，因为它们可以制造得比p沟道器件更小且更便宜，以获得相同的性能。但是NMOSFET通过将栅极电压升高到漏极电压以上而导通。在汽车应用中，漏极电压通常是系统中的最高电压（即电池电压），因此需要额外的升压器件将栅极电压提升到足够的水平。

两者区别这两者的主要区别在于它们对故障状况的响应。在汽车中，由于接地的金属板无处不在，因此短地故障比短电源故障更容易发生。对于低边驱动级，短地条件意味着打开负载。相反地，对于高边驱动，短地故障的发生将不会使能负载。同理，对于短电源故障：低边驱动器将短路至电源，负载得以保护；而高边的负载将永久开启。

具体选择哪种类型的负载，需要依据系统的要求。在飞机的负载失效类型中，如果负载失效，最安全的方式是让负载继续运行下去；而对于汽车的负载应用，则正好相反。例如在发动机管理的控制单元中，很多的控制油泵的开关就是HSD。这是因为在大多数的情况下，当发生短地故障时关掉油泵。这种设计对于当发生车祸或系统失效时是非常有利的



高边驱动是指通过直接在用电器或者驱动装置前通过在电源线闭合开关来实现驱动装置的使能。

高边驱动比低边驱动复杂。在飞机的负载失效类型中，如果负载失效，最安全的方式是让负载继续运行下去；而对于汽车的负载应用，则正好相反。例如在发动机管理的控制单元中，很多的控制油泵的开关就是HSD。这是因为在大多数的情况下，当发生短地故障时关掉油泵。这种设计对于当发生车祸或系统失效时是非常有利的。【来源：网络】

三、半桥驱动



死区、互锁

四、全桥驱动


参考电子技术（二十五）——H桥驱动

有刷直流电机驱动电路可以说有太多太多的经典电路了，而基于MOS管的H桥驱动电路更普遍的应用到电机驱动中，而基于MOS的H桥驱动电路大类有两种设计方案：   （1）、上桥臂采用PMOS管，下桥臂用NMOS管；（2）、上桥臂和下桥臂都使用NMOS管，上桥臂通过一个电荷泵升电路控制通断。 其中方案（1）中的PMOS造价相对高而且导通电阻会比较大，所以实际应用中普遍采用（2）方案。笔者最近设计了一个基于方案（2）的有刷直流电机驱动电路，采用的是IR2104S半桥驱动器去驱动H桥功率电路，电路使用的都是经典的芯片厂商提供的设计方案，可是出现了一个糟糕的问题，电路就算不带载，功率管也发烫的厉害，要是带载则夸张的发热，能达到100℃以上，太恐怖了。为了这个问题，笔者排查了整整一天多时间，百思不得其解，最后通过各个点的波形测试，发现问题出在电源受到功率管开关是的影响，产生了极大的波动，导致电源产生振铃现象，峰值电压超过电源电压的3倍。从而导致了功率管DS,GS间的电压时常超过耐压值，和影响了IR2104S的驱动波形，导致上下臂直通现象的出现。

解决方法：在功率电路H桥电源处加一个合适的滤波电容，一般10uF以上，去除电源干扰问题，从而彻底解决驱动电路问题。注意选择的不同的MOS管，需要的滤波电容容值也会相应的改变，必须做出调整。

「genglinling」

andyo7

以下是汽车工程师对“典型功率驱动电路”的回复：

尊敬的论坛成员，

功率驱动电路是电子系统中的重要组成部分，用于驱动不同的执行器。根据执行器和功率开关器件的位置关系，可分为低边驱动、高边驱动、半桥驱动和全桥驱动四种基本形式。

低边驱动电路将功率开关元件置于负载下部，设计相对简单。高边驱动则通过在电源线闭合开关实现使能，设计相对复杂，通常使用NMOSFET作为功率元件。

不同的驱动电路形式各有优缺点，应根据实际需求和条件选择合适的电路形式。对于汽车工程师而言，理解和掌握各种功率驱动电路的特点和应用场景是必备的技能。

希望以上介绍对您有所帮助。如有更多问题，欢迎继续交流探讨。

baoshijie

好的，下面是针对该帖子的专业回复：

该帖子对典型功率驱动电路进行了简要介绍，并分别阐述了低边驱动和高边驱动的基本原理和特点。

低边驱动电路是将功率开关元件配置在负载下部，具有结构简单、成本低廉的优点，适用于一些功率要求不高的场合。而高边驱动则通过在电源线闭合开关实现驱动装置的使能，适用于需要更高功率和更复杂控制的场合。在设计高边驱动器时，使用NMOSFET作为功率元件是常见的选择，因为其尺寸小、成本低且性能优异。

此外，半桥驱动和全桥驱动也是常见的功率驱动电路形式，它们具有更高的灵活性和效率，适用于更广泛的场合。在实际应用中，需要根据具体需求和条件选择合适的驱动电路形式。