圖騰柱和互補(bǔ)推挽有什么區(qū)別？為什么PWM驅(qū)動(dòng)芯片用圖騰柱？

圖騰柱和互補(bǔ)推挽是兩種常見(jiàn)的輸出電路結(jié)構(gòu)，主要用于PWM（脈寬調(diào)制）驅(qū)動(dòng)芯片。它們之間存在一些重要的區(qū)別，包括電路結(jié)構(gòu)、輸出特性和應(yīng)用場(chǎng)景。在本篇文章中，我們將詳盡、詳實(shí)地討論這些區(qū)別，并解釋為什么PWM驅(qū)動(dòng)芯片常使用圖騰柱電路。以下是我們對(duì)該話題的詳細(xì)展開(kāi)：

第一部分：圖騰柱電路

1. 電路結(jié)構(gòu)：圖騰柱電路由一對(duì)互補(bǔ)的MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）組成。其中一個(gè)是N溝道MOSFET，另一個(gè)是P溝道MOSFET。這兩個(gè)MOSFET交替連接在一個(gè)輸出端上。

2. 工作原理：圖騰柱電路在PWM驅(qū)動(dòng)下可以產(chǎn)生高效的輸出信號(hào)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓的一個(gè)周期內(nèi)處于高電平時(shí)，N溝道MOSFET導(dǎo)通，而P溝道MOSFET斷開(kāi)。反之，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓的一個(gè)周期內(nèi)處于低電平時(shí)，P溝道MOSFET導(dǎo)通，而N溝道MOSFET斷開(kāi)。這樣，通過(guò)改變高、低電平的持續(xù)時(shí)間比例，可以改變輸出電流的占空比。

3. 特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

- 圖騰柱電路具有較低的開(kāi)關(guān)損失。當(dāng)N溝道MOSFET導(dǎo)通時(shí)，電路內(nèi)部的電荷主要通過(guò)N溝道MOSFET的導(dǎo)通電阻流動(dòng)，而不會(huì)通過(guò)懸空的P溝道MOSFET。這樣可以極大地減小電路的功耗和發(fā)熱。

- 圖騰柱電路的輸出電流可以雙向流動(dòng)。由于有N溝道和P溝道MOSFET的互補(bǔ)配合，輸出電流可以同時(shí)在正向和反向流動(dòng)。這使得圖騰柱電路適用于需要正反向電流輸出的應(yīng)用場(chǎng)景，如驅(qū)動(dòng)電機(jī)和音頻放大器等。

第二部分：互補(bǔ)推挽電路

1. 電路結(jié)構(gòu)：互補(bǔ)推挽電路由一對(duì)互補(bǔ)的晶體三極管（NPN和PNP）組成。其中一個(gè)是NPN晶體三極管，另一個(gè)是PNP晶體三極管。這兩個(gè)晶體三極管交替連接在一個(gè)輸出端上。

2. 工作原理：互補(bǔ)推挽電路使用PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)NPN和PNP晶體三極管的開(kāi)關(guān)和導(dǎo)通控制電路的輸出電壓。在高電平狀態(tài)下，NPN晶體三極管導(dǎo)通，PNP晶體三極管斷開(kāi)；在低電平狀態(tài)下，NPN晶體三極管斷開(kāi)，PNP晶體三極管導(dǎo)通。通過(guò)控制兩個(gè)晶體三極管的導(dǎo)通和斷開(kāi)，可以改變輸出電流的占空比。

3. 特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

- 互補(bǔ)推挽電路具有較高的開(kāi)關(guān)速度。晶體三極管的導(dǎo)通速度很快，可以在很短的時(shí)間內(nèi)切換輸出狀態(tài)。這對(duì)于一些需要高頻率開(kāi)關(guān)的應(yīng)用非常有用，如音頻放大器和無(wú)線電發(fā)射器等。

- 互補(bǔ)推挽電路通常需要電源的正負(fù)電壓供應(yīng)。由于互補(bǔ)推挽電路中含有PNP晶體三極管，它需要一個(gè)正電壓和一個(gè)負(fù)電壓作為電源。這增加了一些設(shè)計(jì)和實(shí)施上的復(fù)雜性。

第三部分：為什么PWM驅(qū)動(dòng)芯片常用圖騰柱電路

圖騰柱電路和互補(bǔ)推挽電路是兩種常見(jiàn)的PWM驅(qū)動(dòng)電路，但為什么PWM驅(qū)動(dòng)芯片常使用圖騰柱電路呢？以下是幾個(gè)主要原因：

1. 低功耗和低發(fā)熱：圖騰柱電路相對(duì)于互補(bǔ)推挽電路來(lái)說(shuō)，具有更低的開(kāi)關(guān)損失。當(dāng)N溝道MOSFET導(dǎo)通時(shí)，電路內(nèi)部的電荷主要通過(guò)N溝道MOSFET的導(dǎo)通電阻流動(dòng)，而不會(huì)通過(guò)懸空的P溝道MOSFET。這樣可以減小電路的功耗和發(fā)熱，提高電路的效率。

2. 雙向輸出電流：圖騰柱電路的輸出電流可以同時(shí)在正向和反向流動(dòng)，適用于需要正反向電流輸出的應(yīng)用場(chǎng)景。這在一些電機(jī)驅(qū)動(dòng)和音頻放大器等系統(tǒng)中非常有用。

3. MOSFET的特性：MOSFET相比于晶體三極管，具有更低的導(dǎo)通電阻和更好的控制性能。它可以在低電壓和低功率情況下工作，同時(shí)具有較高的開(kāi)關(guān)速度。這使得圖騰柱電路更適合于一些功率較小、頻率較高的應(yīng)用，如LED驅(qū)動(dòng)、電機(jī)控制和電源管理等。

4. 集成度和可靠性：現(xiàn)代的PWM驅(qū)動(dòng)芯片通常集成了圖騰柱電路，以提供更高的集成度、可靠性和穩(wěn)定性。這種集成設(shè)計(jì)使得圖騰柱電路更容易實(shí)現(xiàn)和使用，同時(shí)減少了外部元器件的復(fù)雜性。

綜上所述，圖騰柱電路和互補(bǔ)推挽電路是兩種常見(jiàn)的PWM驅(qū)動(dòng)電路，它們之間存在著一些重要的區(qū)別。盡管互補(bǔ)推挽電路在某些應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)，但基于功耗、雙向輸出電流、MOSFET特性、集成度和可靠性等方面的考慮，PWM驅(qū)動(dòng)芯片常使用圖騰柱電路作為輸出電路結(jié)構(gòu)。