请教PMOS管驱动中二极管D1的作用是什么？

ID:491577 · 发表于 2025-4-16 11:08

ID:1148218 · 发表于 2025-4-16 13:42

D1能够防止输出电压通过Q9 PNP的射极基极二极管或者R3的路径灌入到PWM信号，通常这类驱动电路都是以弱信号驱动产生强输出，PWM信号通常来源于MCU/MPU/SOC/DSP etc...其幅值一般在1.8~5V之间，而VM作为功率管的源一般都是较高电压如12V/24V etc...

ID:332444 · 发表于 2025-4-16 13:56

隔离高压电压灌入单片机引脚用的,驱动信号为5V,驱动电路为12V通过电阻会连通的.

ID:332444 · 发表于 2025-4-16 14:03

D1不用也是可以的,它同三极管中的二极管方向相同,只要三极管耐压足够高就不会高压灌入的危险,假设三极管损坏属于短路则二极管一点用处都没有,可以断定为多余.

ID:332444 · 发表于 2025-4-16 14:04

况且只控制一个管子,完全不用那么麻烦,用光耦足够.

ID:401564 · 发表于 2025-4-16 16:11

看了半天也没看到它有什么用
但不能信说要用光耦的,用光耦的,在小电流时影响不大,大电流时,容易烧坏功率管子
目前为止,没见过电调上面用光耦的

ID:491577 · 发表于 2025-4-16 16:18

如果作用如沙发所说的话，我觉得D1有点多余，光耦更没有必要，而且光耦速度太慢，驱动高速MOS不合适。

ID:1109793 · 发表于 2025-4-16 16:29

D1就是并联在三极管的集电结上面的，的确感觉没啥用。

ID:1133081 · 发表于 2025-4-16 21:11

hhh402 发表于 2025-4-16 16:18
如果作用如沙发所说的话，我觉得D1有点多余，光耦更没有必要，而且光耦速度太慢，驱动高速MOS不合适。

D1就是蛇足，任何典型图腾柱驱动电路没见过此用法。

ID:332444 · 发表于 2025-4-16 22:36

不仅D1多余Q8Q9更是多余，这充分体现了设计水平。

ID:807591 · 发表于 2025-4-17 07:19

hhh402 发表于 2025-4-16 16:18
如果作用如沙发所说的话，我觉得D1有点多余，光耦更没有必要，而且光耦速度太慢，驱动高速MOS不合适。

炸管的时候，就懂了，D1只是保护作用，去掉也没什么，增加维修难度而已

ID:230500 · 发表于 2025-4-17 08:16

D1两个作用，1；是防止Q7导通的时候把自己的基极电压拉低把自己锁死；2；是隔离，防止VM的电压倒灌进单片机的PWM口。其实这个电路设计太繁琐了；完全不用这样做； D1可以直接去掉；

ID:469589 · 发表于 2025-4-17 08:58

这是一个经典设计。
D1能防止Q7进入深度饱和，提高关断的速度。

ID:491577 · 发表于 2025-4-17 14:00

楼上说的好像有道理，但是用NI Multisim 14.0仿真，D1有没有差别不大，还是NI Multisim 14.0无法仿真这种情况？

ID:1034262 · 发表于 2025-4-17 16:13

抗饱和的

ID:1034262 · 发表于 2025-4-17 16:16

我是电路原设计者。
看完了评论，居然没人知道D1是用于三极管抗饱和的。如果没有D1，三极管退出饱和时间会有几个us，有D1则三极管500ns之内就能截止。
说D1没有作用的，都是凭感觉而已，没有人去测试一下吗？加单点，就是上拉一个1K电阻，5V供电，就可以测试了，使用双综数字示波器。

ID:332444 · 发表于 2025-4-17 18:43

coody_sz 发表于 2025-4-17 16:16
我是电路原设计者。
看完了评论，居然没人知道D1是用于三极管抗饱和的。如果没有D1，三极管退出饱和时间会 ...

既然是原设计者，那么，可说其减小时间原理？
另Q7集电极直接10K是否能正常工作？

ID:1109793 · 发表于 2025-4-17 19:12

coody_sz 发表于 2025-4-17 16:16
我是电路原设计者。
看完了评论，居然没人知道D1是用于三极管抗饱和的。如果没有D1，三极管退出饱和时间会 ...

那么原理呢？科普一下呗

ID:1137639 · 发表于 2025-4-17 20:59

D1不用也是可以的,它同三极管中的二极管方向相同,只要三极管耐压足够高就不会高压灌入的危险,假设三极管损坏属于短路则二极管一点用处都没有,可以断定为多余.应该是这个原因。

ID:1148352 · 发表于 2025-4-17 23:02

D1能够防止输出电压通过Q9 PNP的射极基极二极管或者R3的路径灌入到PWM信号，通常这类驱动电路都是以弱信号驱动产生强输出，PWM信号通常来源于MCU/MPU/SOC/DSP etc...其幅值一般在1.8~5V之间，而VM作为功率管的源一般都是较高电压如12V/24V etc...

ID:1111014 · 发表于 2025-4-18 12:25

防止三极管进入深度饱和状态，影响开关速度，你可以仿真或者实测试试，比较一下有无二极管时的区别。

ID:332444 · 发表于 2025-4-18 14:10

TP801 发表于 2025-4-18 12:25
防止三极管进入深度饱和状态，影响开关速度，你可以仿真或者实测试试，比较一下有无二极管时的区别。

如果有，就请截图仿真来看看，调节到10ns观察，或者示波器也可，并请阐述其作用原理。

ID:491577 · 发表于 2025-4-18 16:46

仿真看不出来

ID:332444 · 发表于 2025-4-18 19:20

hhh402 发表于 2025-4-18 16:46
仿真看不出来

三极管中二极管外并联二极管如何能从几个us减小到500ns？什么道理？

ID:320097 · 发表于 2025-4-19 23:11

WL0123 发表于 2025-4-16 21:11
D1就是蛇足，任何典型图腾柱驱动电路没见过此用法。

D1是个有用的元件，推挽电路这边的电压高，万一损坏的时候可以防止电压倒灌进入MCU造成损坏，这种设计在电磁炉电路里面也有

ID:446156 · 发表于 2025-4-24 09:32

xiaobendan001 发表于 2025-4-17 19:12
那么原理呢？科普一下呗

我猜，三极管基极寄生电容存的电可以通过二极管从集电极释放掉，没有这个二极管只能从R1释放掉

ID:1034262 · 发表于 2025-4-24 12:22

xiaobendan001 发表于 2025-4-17 19:12
那么原理呢？科普一下呗

看到不少人仍有疑问，统一回复这里：

抗饱和是三极管应用最基本的技术之一。

三极管从深度饱和退出缓慢的原因

电荷存储效应
  在深度饱和时，基区会积累过量的少数载流子（NPN管为电子，PNP管为空穴）。
  集电结正偏导致集电区也会注入大量少数载流子（NPN管集电区的空穴）。
  这些存储电荷形成"超量存储电荷"，需要更长的关闭时间来清除。

深度饱和时VCE电压过低，出现双结正偏效应，导致：
  集电结耗尽层电容处于最大充电状态。
  发射结电容也完全充电。
  这些电容在退出时需要重新建立耗尽层，延迟电压恢复。

复合过程限制
  截止时存储电荷主要通过两种方式消散：
  (1) 基极反向电流抽走（主导作用），较小的基极电阻可以加快截止，但会加重驱动负担。
  (2) 载流子本征复合（速度较慢）
  深度饱和时PN结电荷极大，即便有强反向驱动电流，完全清除仍需较长时间。

要提高速度，PN结不要进入反偏，减小PN结充电电荷，使三极管不进入深度饱和是最简单有效的措施。
有多种抗饱和的电路，有兴趣的朋友可以自行去搜索，我大学时的模电课本（80年代版本）就有提及。
最简单的抗饱和电路就是使用抗饱和二极管，让三极管的VCE保持在0.5~0.8V左右，而只用一个肖特基二极管，可以令VCE在0.3V左右，虽然效果比VCE=0.5~0.8V稍差，但电路简单，零件少，成本低，工程上可以接受。

有人用虚拟软件仿真说没有效果，因为我不用仿真，所以不知道，建议实际搭电路测试，使用双踪数字示波器观察，最小采样1GHz，最小模拟带宽50MHz，示波器探头一定要使用x10档。下面给一个结果参考。测试时VCC=5V。

ID:401564 · 发表于 2025-4-24 13:03

hhh402 发表于 2025-4-18 16:46
仿真看不出来

我的仿真电路是看得出来的,加了二极管是300nS左右关断,不加二极管的是660nS左右关断
但是,这个在无刷驱动中并没有什么用,电感电流不能突变,最初的电流并不会太大,所以,也几乎看不到有人用这个电路的,不知道有这个电路存在也是正常的

ID:332444 · 发表于 2025-4-25 10:19

用参数接近的三极管作测试，BC817频率100M，比8050的150M还小些，仿真看下图：

这是正弦波驱动

这是方波驱动

ID:332444 · 发表于 2025-4-25 11:57

之前示波器时间调大了，不用发表，看新的。

方波，可见并联二极管反而时间多了。

正弦波

ID:332444 · 发表于 2025-4-25 13:48

再补充一张上升图片，这才是并联二极管带来的变长影响曲线。

至于正弦波的那个图，要品品。

ID:401564 · 发表于 2025-4-25 14:59

xianfajushi 发表于 2025-4-25 13:48
再补充一张上升图片，这才是并联二极管带来的变长影响曲线。
至于正弦波的那个图，要品品。

品品什么?加了二极管开关速度就是快了呀,这还要品什么
你的仿真就是错的,加了二极管开关就是快了,不是慢了对比一下我的电路,再看一下你的电路,看一下区别在哪里
这是64KHZ的仿真结果,加了二极管就是快了,不是慢了

ID:332444 · 发表于 2025-4-25 17:12

Y_G_G 发表于 2025-4-25 14:59
品品什么?加了二极管开关速度就是快了呀,这还要品什么
你的仿真就是错的,加了二极管开关就是快了,不是慢 ...

那就调到64千赫，150M的管子对于千赫信号。后级不管，就论并联二级管的这个三极管，哪里不同？不就是一个并联二极管，一个不并联二极管？

ID:332444 · 发表于 2025-4-25 17:21

不要心浮气躁，看我说的，要测试就要拿参数相近的管子，低频管子能用在高频电路？

ID:332444 · 发表于 2025-4-25 17:24

从理论上并联也只能是增加结电容和结电荷区，速度自然也会有影响，变快的理论不成立。

ID:1034262 · 发表于 2025-4-25 17:47

xianfajushi 发表于 2025-4-16 22:36
不仅D1多余Q8Q9更是多余，这充分体现了设计水平。

你这说法，充分说明你没有实际做过这种驱动电路。
D1用于加速三极管截止速度，否则，你将会有几个us的延时，而PWM周期一般就是20~50us。
PWM加到上管，一般PWM频率为20~40KHz，MOSFET的等效输入电容比较大，VGS充电到10V或从10V放电到0V的电量超过50nC，假设只用一个1K上拉电阻放电，中点电压为5V，则平均电流为5mA，根据Q=I*t，放电50nC需要t=10us，使用两个三极管来快速充放电，可以达到500ns的速度。

ID:332444 · 发表于 2025-4-25 18:59

coody_sz 发表于 2025-4-25 17:47
你这说法，充分说明你没有实际做过这种驱动电路。
D1用于加速三极管截止速度，否则，你将会有几个us的延 ...

推断正确，确实没实际设计过，现在是纸上谈兵，说不定将来会涉及到。
充放电理论也站得住，但就并联二极管来说，理论在上面已经说过，提高速度理论得不到支持的。
至于将来设计驱动选用管子类型，可能也不会选场效应管，或许选高频大功率场效应管型号。

ID:332444 · 发表于 2025-4-25 19:25

然而要使得后面管子速度快，也不应该并联二极管，除非有特别理由以及理论支持。
仿真就不说了，大家都有仿真软件，都可以做，也不是一言堂，不如搭建电路示波器说话，并配合理论支持，论坛嘛，讨论还是有益的。
印象中场效应管结电容应该很小。
‌场效应管（MOS管）的结电容主要包括输入电容Ciss、输出电容Coss和反向传输电容Crss，其具体数值取决于MOS管的规格和设计。‌
结电容的定义和影响因素
‌输入电容Ciss‌：包括栅源电容Cgs和栅漏电容Cgd，其值通常在几皮法拉（pF）到几十皮法拉（pF）之间。例如，Ciss = Cgs + Cgd‌
‌输出电容Coss‌：漏源电容Cds，其值一般在几皮法拉到几十皮法拉之间‌
‌反向传输电容Crss‌：栅漏电容Cgd，其值也较小，通常在几皮法拉到几十皮法拉之间‌
如果是上述同1K电阻则频率应该是在兆赫兹范围。

ID:401564 · 发表于 2025-4-26 09:36

xianfajushi 发表于 2025-4-25 17:12
那就调到64千赫，150M的管子对于千赫信号。后级不管，就论并联二级管的这个三极管，哪里不同？不就是一个 ...

这种电路叫抗饱和电路,是电路知识中的一种,理论依据什么的就不要去纠结了,你不知道是因为这种电路并不像恒流或者放大那样常用,早期高速数字电路中就有这种应用
至于150MHZ对64KHZ,不要有这种管子随便能应付得过来的想法,你先去复习一下共发射极放大电路的频率特性再说
至于电路有什么不同,你的电路跟我的电路明显就不一样的呀,包括信号源,工作电压,三极管连接方式,根本就是两个电路呀
那你为什么不完全按照我的电路去试一下呢?反正你也有这个仿真软件,你也能看到我的仿真结果呀

ID:1034262 · 发表于 2025-4-26 13:51

xianfajushi 发表于 2025-4-25 19:25
然而要使得后面管子速度快，也不应该并联二极管，除非有特别理由以及理论支持。
仿真就不说了，大家都有仿 ...

大功率的MOSFET的输入电容可以到nF级别，实际计算要看Total Charge的库伦量，比如AOD403的VGS=10V时Total Charge为51nF，简单线性计算，恒流驱动，如果要求0.1us就充放电完毕（这是很常用的速度），则要求充放电电流=51*10^-9 / 10^-7 = 0.51A，这就是为什么那些驱动芯片大部分都能提供0.2~2A的驱动电流的原因。下面是我常用的驱动芯片EG2104的驱动电流参数，死区100ns，充电2A，放电2.5A。

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