如何使用P/N沟道MOSFET构建通用全桥或H桥MOSFET驱动电路

如果您想知道是否有一种简单的方法可以在不使用复杂的自举阶段的情况下实现H桥驱动器电路，以下想法将精确地解决您的查询。

在本文中，我们将学习如何使用 P 沟道和 N 沟道 MOSFET 构建通用全桥或 H 桥 MOSFET 驱动电路，该电路可用于制造电机、逆变器和许多不同的功率转换器的高效驱动电路。

这个想法完全摆脱了标准的4 N沟道H桥驱动器拓扑，该拓扑结构必须依赖于复杂的自举网络。

标准N沟道全桥设计的优缺点

我们知道，全桥MOSFET驱动器最好通过为系统中的所有4个器件集成N沟道MOSFET来实现。主要优点是这些系统在功率传输和散热方面提供的高度效率。

这是因为N沟道MOSFET在其漏极源极端子上的RDSon电阻最小，从而确保最小的电流电阻，从而在器件上实现更小的散热和更小的散热器。

然而，实现上述目标并不容易，因为如果没有与设计连接的二极管/电容自举网络，所有4通道器件都无法传导和操作中央负载。

自举网络需要一些计算和组件的棘手放置，以确保系统正常工作。这似乎是基于4通道MOSFET的H桥拓扑的主要缺点，普通用户发现难以配置和实现。

另一种方法

制造简单通用的H桥驱动器模块的另一种方法是消除两个高端N沟道MOSFET，并取代它们P沟道对应物。

有人可能会想，如果它如此简单有效，那么为什么它不是标准的推荐设计？答案是，尽管该方法看起来更简单，但也有一些缺点，在使用P和N沟道MOSFET组合的此类全桥配置中，可能会导致效率降低。

首先，与N沟道MOSFET相比，P沟道MOSFET通常具有更高的RDSon电阻额定值，这可能导致器件散热不均匀和输出结果不可预测。第二个危险可能是击穿现象，这可能会对设备造成即时损坏。

也就是说，解决上述两个障碍比设计一个棘手的自举电路要容易得多。

上述两个问题可以通过以下方式消除：

选择具有最低RDSon规格的P沟道MOSFET，该规格可能几乎等于互补N沟道器件的RDSon额定值。例如，在我们提出的设计中，您会发现 IRF4905 用于 P 沟道 MOSFET，其额定 RDSon 电阻非常低，仅为 0.02 欧姆。

通过添加适当的缓冲级并使用来自可靠数字源的振荡器信号来抵消击穿。

一款简单的通用 H 桥 MOSFET 驱动器

下图显示了基于 P 沟道/N 沟道的通用 H 桥 MOSFET 驱动器电路，该电路似乎旨在以最小的风险提供最高效率。

工作原理

上述H桥设计的工作原理几乎是基本的。该理念最适合逆变器应用，以有效地将低功率直流电转换为市电级交流电。

12V 电源可从任何所需的电源获取，例如用于逆变器应用的电池或太阳能电池板。

使用 4700 uF 滤波电容器以及 22 Ω 限流电阻器和 12V 齐纳对电源进行适当调节，以增加稳定性。

稳定的直流用于为振荡器电路供电，确保其工作不受逆变器开关瞬变的影响。

振荡器的交替时钟输出馈送到Q1、Q2 BJT的基极，这些基极是标准的小信号BC547晶体管，定位为缓冲器/逆变器级，用于精确驱动主MOSFET级。

默认情况下，BC547 晶体管通过其各自的基极电阻分压器电位处于开关导通状态。

这意味着在空闲状态下，在没有振荡器信号的情况下，P 沟道 MOSFET 始终导通，而 N 沟道 MOSFET 始终关断。在这种情况下，中心的负载（即变压器初级绕组）没有电源并保持关闭状态。

当时钟信号馈送到指示点时，来自时钟脉冲的负信号实际上通过100 uF电容将BC547晶体管的基极电压接地。

这种情况交替发生，导致来自H桥臂之一的N沟道MOSFET导通。现在，由于电桥另一臂上的 P 沟道 MOSFET 已经导通，因此使对角线两侧上的一个 P 沟道 MOSFET 和一个 N 沟道 MOSFET 能够同时导通，从而使电源电压沿一个方向流过这些 MOSFET 和变压器的初级。

对于第二个交替时钟信号，重复相同的动作，但对于电桥的另一个对角线臂，导致电源从另一个方向流过变压器初级。

开关模式与任何标准H桥完全相同，如下图所示：

P和N沟道MOSFET在左/右对角线臂上的触发器切换不断重复，以响应振荡器级的交替时钟信号输入。

因此，变压器初级也以相同的模式切换，导致方波AC 12V流过其初级，相应地转换为220 V或120 V AC方波穿过变压器的次级。

频率取决于振荡器信号输入的频率，220 V 输出为 50 Hz，120 V AC 输出为 60 Hz，

可以使用哪种振荡器电路

振荡器信号可以来自任何基于数字IC的设计，例如来自IC 4047，SG3525，TL494，IC 4017/555，IC 4013等。

即使是晶体管非稳态电路也可以有效地用于振荡器电路。

下面的振荡器电路示例可以理想地与上面讨论的全桥模块一起使用。振荡器通过晶体换能器具有固定在 50 Hz 的输出。

IC2的接地引脚错误地未显示在图中。请将IC2的引脚#8与IC1的引脚#8，12线连接，以确保IC2获得地电位。该接地还必须与H桥模块的接地线连接。