深入分析直流穩壓電源圖騰柱驅動
2017-6-27 11:18:43??????點擊：
為何取名直流穩壓電源圖騰柱？
此結構畫出的直流穩壓電源電路圖有點兒像印第安人的直流穩壓電源圖騰柱，所以叫直流穩壓電源圖騰柱式輸出（也叫圖騰式輸出）。輸出極采用一個上電阻接一個NPN型晶體管的集電極，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，兩管聯接處為輸出端。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，如果直流穩壓電源電路邏輯可以上下兩管均截止則輸出為高阻態。在直流穩壓電源中，類似的直流穩壓電源電路常稱為“半橋”。
一種比較有意思的解釋：
圖騰大多是出于部落中對生殖器官及其能力的崇拜，因為古時人類的壽命是這個人的那個能力很強，部落里的人就會很佩服他。直流穩壓電源圖騰柱驅動在直流穩壓電源電路上也具備了同樣的能力：向上向下的推動和下拉力量很強，速度很快，而且只要有電就不知疲倦。
直流穩壓電源圖騰柱驅動的作用與原理
柱驅動的作用：直流穩壓電源圖騰柱型驅動直流穩壓電源電路的作用在于：提升直流穩壓電源電流驅動能力，
完成對于門極電荷的充電或者放電的過程。
什么情況下用到直流穩壓電源圖騰柱驅動？
某些管子可能需要比較大的驅動直流穩壓電源電流或者灌直流穩壓電源電流，這時候就需要用到直流穩壓電源圖騰柱直流穩壓電源電路。
分析一下直流穩壓電源圖騰柱提升驅動的原理
器件作用說明：
Qn：N BJT
Qp：P BJT
Qmos：待驅動NMOS
Rb：基極電阻
Cb：加速電容
Rc：集電極電阻
Rg：驅動電阻
原理分析:
左邊一個輸入驅動信號Drv_b（驅動能力很弱）通過一個直流穩壓電源圖騰柱輸出直流穩壓電源電路，從三極管的發射極公共端出來得到驅動能力（帶載能力）大大增強的信號Drv_g；從能量的角度來講，弱能量信號Drv_b通過Qn和Qp的作用，從Vcc取電（獲取能量），從而變成了攜帶高能量的Drv_g信號；在這個能量傳遞的過程中，Qn和Qp分別交替工作在截至和飽和狀態；
具體工作過程（邏輯分析）如下：
這里以方波為例，1代表高電平，0代表零電平，-1代表負電平；Vb表示Qn和Qp的公共基極直流穩壓電源電壓，Vqn_c表示Qn管子的集電極直流穩壓電源電壓，Vqn_be表示Qn管子基極-發射極直流穩壓電源電壓，Vqp_be表示Qp基極-發射極直流穩壓電源電壓
當輸入驅動信號Drv_b=1則Vb=1，Vqn_be=1，由于：Qn兩端有一個Vcc直流穩壓電源電壓，即Vqn_ce=1，所以，Qn管飽和導通，Qn管直流穩壓電源電流主要由集電極流向發射極，Drv_g=1，這時MOS管結電容迅速充電； （Qn管飽和導通，能量由Vcc提供驅動能力大大增強）
當輸入直流穩壓電源電壓為低電平Drv_b=0則Vb=0，Vqp_be=-1，由于MOS管上的結電容存在直流穩壓電源電壓，即Vqp_ec=1，所以，Qp管飽和導通，Qp管直流穩壓電源電流主要由發射極流向集電極，Drv_g=0;這時MOS管結電容迅速放電；（Qp管飽和導通，MOS管放電速度加快）
實際分析一個直流穩壓電源圖騰柱驅動電路的驅動能力
直流穩壓電源電路描述
直流穩壓電源圖騰柱放大直流穩壓電源電路由兩個三極管Q2和Q3構成，上管是NPN型三極管，下管是PNP型三極管；NPN型三極管的集電極接變壓器輔助繞組供電輸出端，與R7相連，與芯片共用同一VCC，供電直流穩壓電源電壓為20V，該直流穩壓電源電路從直流角度看是串聯的，兩對管共射聯接處為輸出端，本直流穩壓電源電路結構類似于乙類推挽功率放大器OCL。
理論分析
GATE輸出的方波信號正負兩個半周（高-低電平）分別由推挽輸出級Q2、Q3的兩“臂”輪流運算放大，每一“臂”的導電時間為脈沖的半個周期，此處方波脈沖的工作頻率為25-50KHz（該頻率根據負載的不同而變化）。直流穩壓電源電路工作的邏輯過程是，高電平輸入，上管導通下管截止，輸出高電平；低電平輸入，下管導通上管截止，輸出低電平；當直流穩壓電源電路邏輯的上下兩管均截止時，則輸出為高阻態。在直流穩壓電源電路中，類似的直流穩壓電源電路常稱為“半橋”。直流穩壓電源圖騰柱簡化及等效直流穩壓電源電路圖如下
理論計算如下：
A、工作狀態分析
靜態：Vi=Vo→→Q2、Q3均不工作，Vo=0V
動態：Vi=H(高電平)→→Q2導通、Q3截止；Vi=L(低電平) Q3導通、Q2截止；兩只三極管分別在半個周期內工作，該直流穩壓電源電路的工作原理類似于乙類推挽功放。
由等效直流穩壓電源電路可知：驅動直流穩壓電源電流Io=C×（Vgs÷Dt）=(Vcc-Vgs)÷R，由此推出如下關系式：
Vcc=Vgs*(1+RC/Dt)
∵て=RC<<Dt,
∴Vcc≈Vgs
由此看出，從直流直流穩壓電源電壓的角度來考慮，只要Vcc直流穩壓電源電壓正常，并大于MOSFET的門直流穩壓電源電壓，足以使MOSFET永遠工作在開/關狀態，本直流穩壓電源電路VCC直流穩壓電源電壓設計值為20V。
B、直流穩壓電源電流放大倍數
在上述直流穩壓電源電路中： R8為圖騰直流穩壓電源電路的輸入電阻，R8取值為100Ω；R4為圖騰直流穩壓電源電路的輸出電阻取值為10Ω。為了便于理解和推廣，避開繁瑣的數學計算，在正常工作狀態下，直接測量圖騰直流穩壓電源電路的輸入電阻R8和輸出電阻R4兩端的峰值直流穩壓電源電壓，通過測量的峰值直流穩壓電源電壓來初略計算直流穩壓電源電路的輸入和輸出端的峰值直流穩壓電源電流，以此驗證引入直流穩壓電源電路的實際效果。
①、測試R8的直流穩壓電源電壓波形計算圖騰直流穩壓電源電路的輸入峰值直流穩壓電源電流，計算過程如下：
測量結果：
∵Vip=3.0V,R=100Ω（設計值）
∴ Iip=Vip÷R8=3÷100=30mA；
②、測試R4的直流穩壓電源電壓波形計算圖騰直流穩壓電源電路的輸出峰值直流穩壓電源電流，計算過程如下：
測量結果：
∵Vop=9.6V,R=10Ω（設計值）
∴ Iop=Vop÷R4=9.6÷10=960mA。
由此可見，圖騰邏輯直流穩壓電源電路的輸出峰值直流穩壓電源電流Iop是輸入峰值直流穩壓電源電流Iip的32倍。
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