廉价的FET驱动器？买家，当心！---凯利讯半导体

　　最近我参与设计了一个机动医院病床的电子设备。该设备非常简单，我们所需要的只是在两个方向上启用六个执行器和几个小键盘。

　　竞争对手使用一对继电器来切换电机的方向，但我们决定使用布置在H桥中的FET。一个经典的电路，而不是我们的第一个电机控制电路。什么可能会出错?结果很多。

　　在最初的原型被组装之后，测试开始了。一切似乎都正常，但由于某种原因，当我快速切换方向(即快速连续按下上下按钮)时，实验室电源有时会瞬间闪烁红色LED指示电流极限已被触发。但为什么?电路板正在自行测试，没有附加负载(只是微小的LED)。唯一的解释就是，桥梁被短路了。

　　



　　重新检查了控制驱动器的软件，用示波器验证了控制FET驱动器的信号，并确认在反向启动电桥之前，我们确实已经关闭了所有的东西。但问题依然存在。

　　但是，如果我在切换方向时至少引入了10ms的延迟，问题就会消失。我想这是一个解决方案，对吧?出于所有实际的目的，这种延迟没有任何区别，因为它不可能被用户观察到。但是我真的不习惯把一个不明原因的设备投入生产。我必须深究。

　　我们来看看原理图。客户希望降低成本，所以我们没有使用任何专用的FET驱动器IC。正如您在下面看到的那样，顶部的门(Q1)由一个非常原始的分压器控制，底部的门(Q2)有一个更精细的驱动器。实际上，底层驱动器的开关速度大约为1μs，顶层驱动器大约为100μs。妥协已经很好理解了。我们不确定在所有六个通道上是否需要PWM功能(例如，做软启动/停止)，但是如果我们这样做的话，我们的想法是我们可以保持其中一个最高门开启，PWM底部大门。所以，缓慢的顶级驱动程序已经足够应用程序。

　　



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　　改变方向程序自然意识到顶部驱动器缓慢，在打开左侧门和打开右侧门之间存在200μs的延迟(反之亦然)。

　　快速分开每个门开关事件显示出问题与打开底门相符。那一刻，所有的地狱都打破了。12V线路崩溃，24V线路崩溃(受电源电流限制)，底层驱动器输出振荡10-15μs，最后一切安定下来。到底是怎么回事?!

　　与此同时，桥梁的地面回路显示出大幅增长。起初，我认为这个地面反弹大到足以关闭Q39，反过来会打开桥底的错误的一面。很可能也是如此，因为直接连接CPU地和桥接地就停止了过电流跳闸。但是原来的地面反弹究竟是从哪里来的呢?地面的布局再次被重新审视，而且再一次没有任何问题。连接的理由没有任何意义，所以它不可能是一个解决方案。

　　到那时，问题得到了充分的分析，指向了顶级车手的方向。事实上，将电阻R1和R15减小到500Ω可以降低接地反弹的数量，并停止过电流跳闸。但问题仍然存在，只是显着减少。

　　

　　然后我意识到发生了什么事情。例如，在打开左门(Q1B)后，两个桥的输出都是24V(因为它们通过负载连接，底门关闭)。当我打开右下方的门(Q2A)时，我有一个电容分压器(C gd&C gs)由顶部FET Q1A形成，栅极是分压器的中点。电流冲击电容器使顶部栅极相对于源极在-12V，并且这导致右上方的栅极。现在电流直接流过桥的右侧，我观察到地面反弹，这也打开了左边的大门。现在所有四个大门都打开了!24V线开始崩溃，这反过来也带来12V线。

　　事后看来，这似乎很明显。我的意思是，如果我们不打算快速切换，为什么我们需要快速和强大的FET驱动?哦，经验教训; 功率FET没有更多的电阻驱动器!