一文看懂图腾柱工作原理和电路分析

xxwwmm2017 · 发表于 2023-7-26 11:42:50

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 · 发表于 2023-7-26 12:00:52

图腾柱是什么？求科普

lishibai · 发表于 2023-7-26 12:31:42

还是有点难，初学者表示看不懂。。。

道幽亭静 · 发表于 2023-7-26 12:34:32

图腾柱是什么？我也求科普。

xxwwmm2017 · 发表于 2023-7-26 13:42:13

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