图腾柱驱动的作用与原理分析图_图腾柱驱动的作用与原理分析

因为这种结构画出来的电路图有点像印第安人的图腾柱，所以叫图腾柱输出(也叫图腾输出)。输出电极采用连接到NPN晶体管集电极的上电阻，该管的发射极连接到下管的集电极同时输出；下管的发射极接地。两个电子管的基极分别与前一级的控制器相连。也就是说，从DC的角度来看，上下两个输出管是串联的，两个管的连接处就是输出端。上管导通下管关断输出高电平，下管导通上管关断输出低电平。如果电路逻辑可以关断上管和下管，则输出为高阻态。在开关电源中，类似的电路通常被称为“半桥”。

一个有趣的解释：

图腾多是因为部落对生殖器官及其能力的崇拜。古代人类寿命短，生存困难，所以非常重视能增加生存能力的生育能力。说到男人，就是这个男人能力很强，部落里的人都会很佩服他。图腾柱驱动在电路中也有同样的能力：上下推拉力量强，速度快，只要有电就不知疲倦。

图腾柱驱动的功能和原理

图腾柱驱动者的角色：

图腾柱驱动电路的作用是提高电流驱动能力，快速完成栅极电荷的充电或放电过程。

什么时候用图腾柱驱动？

有些管道可能需要比较大的驱动电流或者浇注电流，这时候就需要图腾柱电路了。

图腾柱升降驱动原理分析

设备功能描述：

qn:BJT北部

qp:BJT

Qmos: NMOS有待推动

Rb:基极电阻

Cb:加速电容器

Rc:集电极电阻

Rg:驱动电阻

原理分析：

左边的输入驱动信号Drv_b(驱动能力弱)经过图腾柱输出电路，从三极管的发射极公共端出来，得到驱动能力(带负载能力)大大增强的信号DRV _ G；从能量的角度来看，弱能量信号Drv_b通过Qn和Qp的作用从Vcc取能，从而成为高能量的Drv_g信号。在这个能量转移过程中，Qn和Qp分别在截止和饱和状态下交替工作；

具体工作流程(逻辑分析)如下：

以方波为例，1代表高电平，0代表零电平，-1代表负电平；Vb表示qn和qp的共基极电压，Vqn_c表示Qn管的集电极电压，Vqn_be表示Qn管的基极-发射极电压，Vqp_be表示Qp的基极-发射极电压。

当输入驱动信号Drv_b=1、Vb=1且Vqn_be=1时。由于qn两端有Vcc电压，即Vqn_ce=1，Qn管饱和导通，Qn管的电流主要从集电极流向发射极，Drv_g=1，此时MOS管的结电容快速充电；(Qn管饱和导通，Vcc提供的驱动能力大大增强。)

当输入电压较低时，Drv_b=0，Vb=0，Vqp_be=-1。由于MOS管的结电容上有电压，即Vqp_ec=1，qp管饱和导通，Qp管的电流主要从发射极流向集电极，Drv _ g=0；此时MOS管结电容快速放电；(Qp晶体管饱和导通，MOS晶体管放电速度加快)

实际分析了一个图腾柱驱动电路的驱动能力。

电路说明

图腾柱放大电路由两个晶体管Q2和Q3组成，上管为NPN晶体管，下管为PNP晶体管；NPN三极管的集电极接变压器辅助绕组的电源输出端，接R7，与芯片共用同一个VCC，电源电压为20V。从DC的角度来看，电路是串联的，两对晶体管的连接点就是输出端。电路结构类似于B类模数功率放大器OCL。

理论分析

GATE输出的方波信号的正负两个半周期(高-低电平)依次分别被推挽输出级的两个“臂”放大Q2、Q3。每个“臂”的导通时间为脉冲的半个周期，这个处方波脉冲的工作频率为25-50KHz(频率根据负载不同而不同)。电路的逻辑过程是：高电平输入，上管导通下管关断，高电平输出；低电平输入，下管开上管关，输出低电平；当电路逻辑的上下管关断时，输出为高阻态。在开关电源电路中，类似的电路通常被称为“半桥”。图腾柱的简化等效电路图如下

理论计算如下：

一、工作状态分析

静态：VI=VO Q2、Q3不工作，Vo=0V。

动态：Vi=H(高电平) Q2开，Q3关；Vi=L(低电平):Q3导通，Q2关断；两个三极管分别工作在半个周期，该电路的工作原理类似于analogy上拉放大器。

根据等效电路，驱动电流Io=C(VgsDt)=(Vcc-Vgs)R，由此可推导出以下关系：

Vcc=Vgs*(1 RC/Dt)

=RC

VccVgs

因此，从DC电压的角度来看，只要Vcc电压正常且大于MOSFET的栅极电压，就足以使MOSFET永远工作在通/断状态，该电路的VCC电压设计值为20V。

b、电流放大倍数

上述电路中，R8为图腾电路的输入电阻，R8的值为100；R4是图腾电路的输出电阻，值为10。为了便于理解和推广，避免复杂的数学计算，在正常工作条件下直接测量totem电路输入电阻R8和输出电阻R4两端的峰值电压，通过测量的峰值电压粗略计算出电路输入输出端的峰值电流，从而验证引入电路的实际效果。

测试R8的电压波形，计算图腾电路的输入峰值电流。计算过程如下：

测量结果：

Vip=3.0V，R=100(设计值)

iip=VIPr8=3100=30ma；

测试R4的电压波形，计算totem电路的输出峰值电流。计算过程如下：

测量结果：

Vop=9.6V，R=10(设计值)

IOP=VOPR4=9.610=960毫安.

可以看出，totem逻辑电路的输出峰值电流Iop是输入峰值电流Iip的32倍。