1. PWM互补输出
在半桥 / 全桥 / H桥拓扑中,高侧和低侧功率管需要互补驱动(一个导通时另一个必须关断)。但由于器件存在关断延迟和驱动电路传播延迟,如果直接互补切换,上下管会有一小段时间同时导通,导致器件烧坏。
半桥电路典型结构(常见于Buck、电机驱动下半桥等):
全桥(H桥)电路典型结构(电机正反转):
全桥驱动桥包含四个功率开关,可以提供正向和反向电流
上管PWM:控制高压侧开关
下管PWM:控制低压侧开关
方式一:双极性驱动
使用一对互补的PWM信号(PWM 和 ~PWM)。
- Q1 和 Q4
接同一个PWM信号(对角线同步)。
- Q2 和 Q3
接PWM的互补信号(~PWM)。
电机两端电压在+Vbus 和 -Vbus之间高速切换。
方式二:单极性驱动
这是目前大多数高效H桥方案采用的方式。
- Q1
= 固定ON(或低频PWM)
- Q4
= 高频PWM(占空比D控制速度)
- Q2 = Q3
= 固定OFF
当Q4导通时:电机电压 ≈ +Vbus
当Q4关断时:电机电感电流通过Q1(或Q3的体二极管)续流 →慢衰减模式
2. 死区是什么?为什么需要它?
死区就是在互补PWM切换时刻,故意插入一段两路都为低(截止)的时间。让前一个管子完全关断后再打开下一个。
3. 互补带死区的波形分析
下面这几张图能直观看到死区如何插入:
经典互补PWM带死区波形:
更清晰的时序图(STM32风格),注意死区标注:
在死区期间,感性负载电流通过体二极管续流,所以要关注二极管的反向恢复时间(trr)。