圖騰柱輸出電路分析之一

2021-02-19 祥鷹電子科技

1.圖騰柱概念(註:下文引用百度百科的概念)

圖 1

如圖1,圖騰柱就是上下各一個三極體,上管為NPN,c極(集電極)接正電源,下管為PNP,c極(集電極)接地。兩個b極(基極)接一起,接輸入,上管和下管的e極(發射極)接到一起,接輸出,像一個「圖騰柱」。用同一信號驅動兩個b極。驅動信號為高時,NPN導通;信號為低時,PNP導通。利用兩個電晶體構成推輓輸出。 用來匹配電壓,或者提高IO口的驅動能力。

由於此結構畫出的電路圖有點兒像印第安人的圖騰柱,所以叫圖騰柱式輸出(也叫圖騰式輸出)。輸出極採用一個上電阻接一個NPN型電晶體的集電極,這個管子的發射極接下面管子的集電極同時輸出;下管的發射極接地。兩管的基極分別接前級的控制。就是上下兩個輸出管,從直流角度看是串聯,兩管連接處為輸出端。上管導通下管截止輸出高電平,下管導通上管截止輸出低電平,如果電路邏輯可以上下兩管均截止則輸出為高阻態。在開關電源中,類似的電路常稱為「半橋」。

2.圖騰柱電路驅動的幾個分析

為了進一步深入了解圖騰柱電路,提出以下幾個問題:

 圖2    

圖3

問題1:在圖2中,VCC的選擇和哪些因素有關係?VCC和後級的mos管的Vgs電壓相等嗎?

例一:如圖3,Vpwm=12V,小於Vcc=15V,測得Vgs=11.7V(如圖4);

圖4

例二:如圖5,Vpwm=12V,大於Vcc=10V,測得Vgs=10V(如圖6);

圖5

圖6

例三:如圖7,Vpwm=12V,大於Vcc=12V,測得Vgs=11.7V(如圖8);

圖7

圖8

總結分析:由以上三個仿真實例可以看出,1)當Vpwm≦Vcc時,Vgs≈Vpwm(實際上是降低了一個Vbe),此時,上管NPN型BJT發射極正偏,集電極反偏,上管導通,上管工作在放大區,由圖也知上管為射極跟隨接法,只能放大電流,無法放大電壓,符合增強後級開關管的驅動能力(增大驅動脈衝電流強度),而下管PNP型BJT,此時其集電極反偏,發射極反偏,工作在截止區,下管關斷;故圖騰柱此時輸出高電平;同理分析,當Vpwm>Vcc時,Vgs=Vcc,此時,發射極正偏,集電極正偏,BJT工作在飽和區,電流無法進一步放大;2)Vpwm=0時,此時上管發射極反偏,集電極反偏,上管工作在截止區,上管關斷;下管由後級的開關管的結電容提供放電迴路,下管開通,圖騰柱輸出低電平。

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