一文看懂图腾柱工作原理和电路分析

xxwwmm2017

图腾柱就是上下各一个晶体管，上管为NPN，c极接正电源，下管为PNP，e极接负电源，注意，是负电源，是地。两个b极接到一起，接输入，上管的e和下管的c接到一起，接输出。用来匹配电压，或者提高IO口的驱动能力。有几种图腾柱电路的变种，一种是两管全用NPN，但是下管通过一个反相器接到输入，也起到同样作用；还有一种是下管的e接到地，两管之间靠一个稳压管代替负电源。
　　图腾柱电路工作原理分析[/url]
　　1）首先要确定的是你需要多少的驱动能力？要驱动的负载（一般可认为是功率管）有多少？以MOSFET为例，驱动其实就是对MOS的门级电容的充放电，这就要考虑你有几个MOS并联，门级电容有多大？MOS的Rg有多大，加上驱动回路寄生电感等，其实就是一个LRC串联回路。
　　2）驱动能力用个简化的公式来算就是I=C*Du/Dt，MOS的门级电容先确定，再来考虑你准备要几V的门级电压，然后就是这个电压建立和消除的时间，也就牵涉到MOS的开通关断速度，这会直接影响到功率管的损耗及其它问题，如应力等。这几个想好了，所要的驱动电流也就出来了。
　　3）得到这个所要的驱动电流，再考虑上驱动回路的一堆寄生参数等，也就可以推出你图腾柱电路需提供多少驱动电流（注意这是个脉冲电流）。
　　4）这个时候再考虑的就是你PCB板layout的空间，位置，准备为这个电路花多少钱选器件，用MOS还是BJT，综合考虑，然后就想办法选器件吧，当然还要考虑IC的输出信号和你选的图腾柱器件（MOS或BJT）之间也是个回路，这会不会有问题？
　　5）另外要考虑的是，这个图腾柱能不能彻底关掉，这就又要考虑N在上还是P在上，正开还是负开，比如选用PMOS做关断，关断时图腾柱输出会仍有一个等于Vgs电压的电压加在你的负载MOS上，如果这个电压高于你的负载MOS门槛的话，----这就意味着你没关掉，虽然你前面关掉了。更痛苦的是，前面和后面的MOS门槛电压tolerance都会非常大，再考虑到温度系数。
　　6）还要重点考虑的是图腾柱的器件也是要损耗功率的，所以要考虑它的温度及功耗会不会有问题。
　　总之，具体用时要考虑的问题还真不少，单挑一个出来都非常简单，但加到一块，还真要花点时间研究计算一下。因为是做产品，所有的规格参数，寄生参数，tolerance，温度，cost，PCB空间等等等等，前前后后的一堆问题都得面对，不象写paper或仿真，抓住一点，其它都可考虑为理想状态，这样当然很快可以推出理想的结果。
　　图腾柱电路应用需注意的问题　　1、驱动MOS管或IGBT管，某些管子可能需要比较大的驱动电流或者灌电流，这时候就需要用到图腾柱电路，图腾柱的基本电路如图所示。
[url=http://file.elecfans.com/web1/M00/46/84/pIYBAFqfkFSAHutUAAAw27dUNdw220.jpg]
　　2、在实际使用中，如果我们就按照图中所示的电路的话，往往会因为走线电感与管子的结电容引起谐振而带来问题。这时候我们可以增加电路图中的R1与D1加速放电，避免引起共振。
[/url]
　　3、如果我们的设备整个抗干扰能力较弱的话，我们会发现，图腾柱电路很容易受到干扰而产生有误动作。
[url=http://file.elecfans.com/web1/M00/46/84/pIYBAFqfkGmAA1TpAAAtx9-DQNM697.jpg]
　　4、为了提升图腾柱的抗干扰能力，我们可以将电路改为下图所示。
[/url]
　　5、如果还存在问题，可以增加图中所示电容，就能完美解决图腾柱容易受到干扰等问题。
[url=http://file.elecfans.com/web1/M00/46/84/pIYBAFqfkH6AEu5_AAAt9-jS5e4752.jpg]

qwazxx

图腾柱是什么？求科普

lishibai

还是有点难，初学者表示看不懂。。。

道幽亭静

图腾柱是什么？我也求科普。

xxwwmm2017

道幽亭静 发表于 2023-7-26 12:34
图腾柱是什么？我也求科普。

百度了一下
图腾柱是一种特殊的运放

“推挽”一词，英文中是push-pull，直译就是“推拉”。
电子管时代，因电子管需要较高的工作电压，功率放大器多采用有输出变压器的形式，两支电子管对直流供电来说是并联，对交流来说是串联。后来也出现了较低电压(100～150V)供电的功率放大管，可以采用对直流供电串联，对交流是并联的电路，可以取消输出变压器以减小失真。前一种往往称为并联推挽电路，后一种往往称为串联推挽电路。
晶体管时代，最早出现的是PNP锗管，可以构成与电子管类似的串联推挽电路，也可以构成并联推挽电路。两支同极性三极管构成的串联推挽电路，不知道为什么也被称为图腾柱电路。不过此名称多用于数字(开关)电路，很少用于线性放大器。在开关电源中又称半桥电路。 作者：ANTIBili_MC

xxwwmm2017

qwazxx 发表于 2023-7-26 12:00
图腾柱是什么？求科普

我的理解图腾柱电路是一种保证mos管处于开关状态的推挽电路。为什么这么叫查无出处。反正电子界都这么叫。

johnlj

图腾柱和推挽电路经常容易弄混

qrut

xxwwmm2017 发表于 2023-7-26 13:53
我的理解图腾柱电路是一种保证mos管处于开关状态的推挽电路。为什么这么叫查无出处。反正电子界都这么叫 ...

图腾柱一般用做mos的pwm驱动级，作用增加pwm芯片电流输出能力，加速mos开通和关断。之所以叫图腾柱驱动是因为一般最简易电路由两颗晶体管集电极发射极首尾相连连接于正负电源之间，这样看起来很像印第安人崇拜的图腾柱，因此得名图腾柱驱动～

川江号子

只知图腾柱是推动极的一种形式，今天才知道它的原理

wlhcq

谢谢科普，长知识了！

xxwwmm2017

qrut 发表于 2023-7-26 14:59
图腾柱一般用做mos的pwm驱动级，作用增加pwm芯片电流输出能力，加速mos开通和关断。之所以叫图腾柱驱动是 ...

终于知道为什么这么叫了。