发一个用分立元件做自举驱动NMOS在高端的Buck电路，有实物
想试试用单片机输出PWM控制开关管导通来做Buck型开关电源，而手头现成的功率MOS管只有N沟道的IRF3205和IRF540。N沟道的MOS管放在低端的话两边不共地，放在高端的话不好驱动。
上网查了查，普遍都是用MOS管驱动芯片，比如IR2104、IR2110之类的来驱动高端NMOS。
简单的驱动一个管子不想用专门的芯片，于是准备用分立元件搭一个驱动电路。
根据MOS管驱动芯片的原理自举升压驱动，我设计了下面的电路，并进行了仿真和实验，输入电压为12V。
当开关管断开时，开关管源极接地，通过D1给C1充电，开关管导通时由C1向图腾柱供电，驱动MOS管。
做成的实物件见下图：
单片机用的是STM32F030，48M主频，PWM分辨率为10位，PWM频率47kHz。
PWM开环控制驱动MOS管，固定占空比400/1024=39%，MOS管的栅极和源极电压波形见下图：
上面的为栅极波形，下面的为源极波形，感觉基本完美。
不错！！！学习了 给楼主鼓掌，谢谢分享 效率如何呢? 硬件知识扎实。电路很合理。 Q3导通时,有电流从输出电压经Q4集电结和Q3流过. 同6楼问，Q3导通的时候，Q3Q4不会挂掉吗？ mowin 发表于 2015-1-24 14:34
同6楼问，Q3导通的时候，Q3Q4不会挂掉吗？
那有两个NPN，一个PNP，当然不会挂了。 这示波器好眼熟...{:lol:} 请问下，BUCK 的PWM的周期与频率一般怎么确定 不错不错，波形很完美 问一下楼主这个buck电路的输入范围是多少，如果我是用太阳能电池板做输出，一般白天有光的时候电压在18V-21V之间，可以降压到15V吗？到了傍晚或者晚上电压迅速下降到18V一下或者0V，这是电路的工作又会怎样？低电压输入对这种降压电路有损害吗？ 谢谢分享，上学时我做的不能完全导通，上半桥发热严重 自举的电源位置不对,如果输入超过栅极的耐压,很有可能烧掉这个管子. 顶!希望楼主讲讲原理! ourdev850725 发表于 2015-1-24 14:23
效率如何呢?
只是为了验证电路的可行性，没有用特别好的器件，电感和电容都是用的很一般的。而且没有做反馈控制，谈效率没有什么意义。
效率应该主要取决于电感的损耗、续流二极管的压降、和反馈控制电路的功耗。 apple163995 发表于 2015-1-24 16:36
问一下楼主这个buck电路的输入范围是多少，如果我是用太阳能电池板做输出，一般白天有光的时候电压在18V-21 ...
范围我设计的输入电压是12V，如果输入电压较高的话，mos管栅极应该要加稳压管的，否则驱动电压会过高 cqfeiyu 发表于 2015-1-24 14:29
Q3导通时,有电流从输出电压经Q4集电结和Q3流过.
我仿真下来，当MOS管由导通到关断的一瞬间，会有一个脉冲电流从MOS管栅极到Q4到Q3到地，时间大约100ns左右。
目前使用下来，47kHz的开关频率三极管不发热，但是随着频率的提高，可能会发热甚至烧掉。
不知道哥们有没有什么不增添太多元件的解决办法，因为增加过多的元件不如用专用IC去驱动。 xukaiming 发表于 2015-1-24 16:42
自举的电源位置不对,如果输入超过栅极的耐压,很有可能烧掉这个管子.
我因为输入用的12V，所以栅极驱动电压基本合适，如果输入电压较高，应该要加稳压管的。 dy22511825 发表于 2015-1-24 16:14
请问下，BUCK 的PWM的周期与频率一般怎么确定
我拿单片机直接输出PWM控制的，所以PWM分辨率*PWM频率=CPU主频，不过有些专门做电源有高精度PWM的CPU例外，像TI的DSP之类的。
开关频率低的话会增大元器件的体积，在电感上的损耗也会增大。
开关频率太高的话，会增大开关损耗。 Q4集电极接地看行不. cqfeiyu 发表于 2015-1-24 22:12
Q4集电极接地看行不.
刚刚又用Multisim仿真了一下，发现是之前是看错了。
Q4集电极接MOS源极，MOS由导通到关断的瞬间，电流是从MOS管栅极经过Q4流向MOS管源极的，工作应该是正常的。
其余时间几乎没有电流流过。
同时我仿真了一下Q4的集电极接地的情况，MOS由导通到关断的瞬间，电流从MOS栅极经过Q4流向地。其余时间也几乎没有电流。
jsyzgc 发表于 2015-1-25 00:35
刚刚又用Multisim仿真了一下，发现是之前是看错了。
Q4集电极接MOS源极，MOS由导通到关断的瞬间，电流是 ...
DCM和CCM的情况不一样，你试一下仿DCM。
CCM时电感电流连续，续流二极管一直把MOSFET S极箝位在接近地电位，所以Q4集电极不会有电流回流到Q3。
DCM时电感能量释放完后续流二极管就会截止，电感开始与MOSFET的Coss谐振，S极电位会上升至接近输入电压，振荡一段时间后最终会稳定在输出电压，这段时间Q4的CB结就会正偏，会出问题的。 gzhuli 发表于 2015-1-25 01:03
DCM和CCM的情况不一样，你试一下仿DCM。
CCM时电感电流连续，续流二极管一直把MOSFET S极箝位在接近地电 ...
gzhuli大师回复了，好激动。
仿真试了一下，正如gzhuli所说，电感取值较小工作在DCM时，Q4集电极接MOS源极时Q4的cb结正偏，有较大电流回流。
而将Q4集电极接地，则工作正常。 楼主你好 我这边尝试过了使用IR2110和IR2104去驱动高端的NMOS 本来是没有太大的问题 但是由于我只有一个电源 所以我将要降压的电压同时供给IR2110的VCC和NMOS的漏极 这样在12V的时候表现良好 但是在输入电压升到21V PWM占空比增大到80%左右 就会出现IR2110烧毁的现象 输出电压不再随PWM占空比变化 降低输入电压仍旧没法恢复
我觉得如果是用IR2110设计开关电源 就一定要将输入先稳压到12V 如果我是用太阳板这样的输入 18V的情况下用一个线性稳压器LDO就比较好的稳压到12V 但是我觉得这样整体的效率是否会下降 在这种低压差的情况下 用分离器件搭一个NMOS的驱动是否会相对的好一些
非常看好楼主设计的原理图 老实说PMOS的图腾柱驱动我能看的懂 NMOS的悬举电压充电一直没弄懂。。。不知道分立器件的设计在21V降压到14.6V的表现和效率如何 如果是要加稳压管 是要在栅极和地间接上一个稳压管吗？ apple163995 发表于 2015-2-27 09:36
楼主你好 我这边尝试过了使用IR2110和IR2104去驱动高端的NMOS 本来是没有太大的问题 但是由于我只有一个电 ...
数据手册中给出IR2110的VCC极限耐压值为25V，正常工作电压是10-20V，上到21V应该不成问题，建议检查下芯片是否是正品。
我在本帖发的高端NMOS的驱动电路，只是实验性质的，没有反馈和PWM产生电路，不能算是完整的开关电源。
如果需要将输入稳压至12V，建议还是用LM2596、MC34063之类的DC-DC芯片，电路简单，成本也低廉。
好帖， mark一下先 mark学习一下 直接找个芯片内部带驱动的不就得了，外面接个电容就行。 你这个应该也适用与PMOS。还有你的PWM输入三极管怎么接的呢，是不是和你的仿真图一样的解法。基极接高电平。射极去控制开启和关闭 mark一下
MARK................. 楼主厉害了 mark
。。。。。 楼主好久没来论坛了，但是我还是想问一下，如果你这个电路不接那个5W 4.7Ω的电阻 还能稳压吗？ 电压能上升的很快吗？ 不错！ H桥有弄过自举的吗？ 最近有个案子想节省成本，正在考虑分立元件H桥 这个可以考虑，确实降本 相当经典的电路，接下来自己做一块，调试一下。对模电理解三极管和mos管，电容电感很有帮助， 学习，谢谢 不错，学习 相见恨晚啊 VIN超过20V时，可能会把3205给干掉！
这电路省成本的意义不大。还不如搞个驱动变压器。 学习一下
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