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全部学习内容汇总:GitHub - GreyZhang/g_hardware_basic: You should learn some hardware design knowledge in case hardware engineer would ask you to prove your software is right when their hardware design is wrong!

1844_高边驱动以及低边驱动的选择

一直以来,我对于高低边驱动的认识仅仅是高边驱动是开关在正电源正的地方,低边驱动则是在接地侧。此外,就是低边驱动据说有着更强的驱动能力也更加通用。其他的信息,基本不了解。甚至对于前面的这些结论是否正确也没有一个准确的确认过程。因此,找了一份材料来阅读一下看看。

材料的寻找

对于这方面的材料,我一直觉得英文资料中找到的信息稍微严谨细腻一些。即便是普通的网页,也有着这样的特点。下面是我找到的一份小短文:

How to: Choose Between High-side and Low-side Switching | Elektor Magazine

接下来,整理一下能够从这里获取到的信息。

材料分析

首先还是看看高低边驱动的定义:

1844_高边驱动以及低边驱动的选择_驱动开发

从这部分信息看,其实之前对于高低边驱动的理解基本上还是正确的。主要的差异点还是在于整个回路闭合的控制点究竟是在负载与电源正之间,还是在负载与地之间。

1844_高边驱动以及低边驱动的选择_驱动开发_02

设计中,什么时候选择高边驱动什么时候选择低边驱动呢?如果,我们的电路最终使用的过程中有更大的概率是短接到地而不是短接到电源的正极,那么优先考虑高边驱动是合适的。另外,在潮湿的环境中高边驱动的负载是不带电荷的,因此电腐蚀程度会更小。

从上面的描述看,其实这里的短接其实是针对负载端来描述的。

1844_高边驱动以及低边驱动的选择_负载端_03

在从低边驱动的角度来分析一下。

一般来说,N型的晶体管的电流承载能力要高于P型,更适合用来切换重型负载的开关。而低边驱动一般采用N型的晶体管来作为开关切换方式,而开关的驱动直接是来自于MCU的输出。如果,使用N型的晶体管来开关高边驱动其实也是可以的。但是,这样就得保证控制端的电压高于源极/发射极的电压。这种场景下,为了能够实现功能就需要增加电荷泵来拉高门极/基极的电压,让它高于源极/发射极的电压。如果是这样设计,那么电荷泵会对高频的PWM控制有影响。

1844_高边驱动以及低边驱动的选择_High_04

如果需要使用保险丝保护的时候,可能考虑的方面需要变一下。如果是负载距离控制器比较远的时候,低边驱动可能得需要2个保险丝来保护。然而,如果使用高边驱动那么只需要一个保险丝即可。

这里的这个结论有点没理解,为什么远了之后会需要多一个保险丝?

1844_高边驱动以及低边驱动的选择_驱动开发_05

对于低边驱动来说,所有的地以及控制器的地都是接在一起的。因此,在地漂问题上会少一些,抗干扰等能力也会强一些。

后续计划

前面提到了一个新概念,叫做电荷泵。为什么这样的设计会影响到PWM的高频控制?目前,我只是知道了一个结论,对于具体的机理后面还是得去学习分析一下。

小结

以前总觉得高低边驱动的原理等方面可能还有更深一层的只是在里面,现在看来其实还是比较简单的。但是,在电路功能设计等方面,这方面自然还是有很多值得探索的地方。后续,另找时间来做这方面的知识补充。