功率控制電路是電機控制的核心，由6個場效應(yīng)管（MOSFET）及驅(qū)動電路構(gòu)成三相橋式功率變換電路。此電路的實現(xiàn)，一般有以下3種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以選擇：

6個MOS管均為N溝道MOS管，驅(qū)動電路由專用驅(qū)動IC或分立元件搭建。上橋臂通過自舉升壓電路驅(qū)動或獨立電源驅(qū)動。

優(yōu)點：由于N-MOS管耐壓及功率可選范圍均很寬，這種結(jié)構(gòu)的電路可以適用各種功率及各種電壓電路。

缺點：上橋臂驅(qū)動電路比較復(fù)雜。如果采用自舉升壓方式驅(qū)動，則PWM占空比不能達(dá)到100%，即電機不能達(dá)到滿功率運行。

上橋臂選用P溝道MOS，下橋臂選用N溝道MOS，驅(qū)動電路由專用驅(qū)動IC或分立元件搭建。

優(yōu)點：上橋臂采用P-MOS后，不需采用特別的方式去驅(qū)動，電路比較簡單；PWM占空比能達(dá)到100%。

缺點：由于制造工藝原因，P-MOS價格相對較高，一般電流在100A、耐壓100V以內(nèi)。

所以，這種結(jié)構(gòu)比較適合于低壓、小功率（幾百瓦）的應(yīng)用。

選用智能功率模塊（IPM模塊）。模塊一般集成了６個功率、驅(qū)動電路及保護電路。上橋臂一般通過內(nèi)置的自舉升壓電路驅(qū)動。

優(yōu)點：由于采用了集成工藝，具有完善的保護，可靠性很高。

缺點：成本較高。一般也是采用自舉升壓方式驅(qū)動，PWM占空比不能達(dá)到100%。

所以，這種結(jié)構(gòu)比較適合于高壓、大功率的應(yīng)用。

根據(jù)系統(tǒng)要求及上述三種方式比較可知，本控制器屬于中高壓中等功率的應(yīng)用，最適合選用第1種電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。即上橋臂選用N溝道MOS，下橋臂也選用N溝道MOS，驅(qū)動電路由專門的預(yù)驅(qū)動芯片控制。功率部分的設(shè)計的電路如下：

從圖中可以看出，A相的驅(qū)動與功率電路主要由上橋的N-MOS管（Q5）及驅(qū)動電路、下橋的N-MOS管Q6及驅(qū)動電路組成。下面將對上、下橋電路分別進(jìn)行詳細(xì)分析。

1. 下橋驅(qū)動電路分析

從驅(qū)動原理上講，下橋驅(qū)動電路相對比較簡單，所以就先對它進(jìn)行分析。

下橋的功率管Q6使用的是75NF75，它是一款采用先進(jìn)結(jié)工藝技術(shù)生產(chǎn)的增強型N溝道MOSFET功率管?；疽?guī)格：D2PACK封裝，75V、80A ，典型的導(dǎo)通電阻RON=9.5mΩ（@VGS=10V）。

再由N-MOS的基本特性并結(jié)合75NF75的特性可知，要使Q6開通，必須要在其柵極（G）和源極（S）上加10V~15V的電壓（即要滿足VGS=10V~15V），并且此電壓源能提供一定的功率驅(qū)動能力。對于下橋電路，源極（S）的電壓約為0V，所以只需在柵極（G）上加10V~15V的電壓，即可滿足VGS=10V~15V的條件。而要使V1A關(guān)斷，只需在柵極（G）上加0V的電壓。

而MCU（CW32L011）的I/O口出來的電平最高只有5V TTL電平，所以需要額外使用與驅(qū)動芯片及周邊電路，組成一個電平轉(zhuǎn)換電路，把下橋臂的控制信號(LIN1)的0~5V轉(zhuǎn)換成約0V~15V變化的電平LO1，以驅(qū)動V1A快速的開通及關(guān)斷（上橋臂同理）。

預(yù)驅(qū)動電路設(shè)計如圖,使用經(jīng)典的FD6288T：

FD6288T內(nèi)部框圖(單相)：

FD6288T的典型應(yīng)用電路：

2.上橋驅(qū)動電路分析

粗看FD6288T的上橋的驅(qū)動電路復(fù)雜于下橋驅(qū)動電路。

在上面分析了N-MOS的開通條件：要使V0A開通，其柵極G的電壓必須比源極S高出10V以上才能保證完全導(dǎo)通（即要滿足VGS=10V~15V），并且此電壓源能提供一定的功率驅(qū)動能力。

對于下橋臂，源極S可以認(rèn)為是接在地端，這條件就很好滿足。但是，對于上橋臂，會發(fā)現(xiàn)，Q5的源極S是接在A相線上的。

假設(shè)，Q5開通，則源極S的電壓約等于母線電壓P+。如果使用24V供電，則P+=24V，即柵極G的電壓最小必須滿足24 V+10 V=34V，才能維持Q5的穩(wěn)定導(dǎo)通。但怎樣獲得比電源電壓還高的驅(qū)動電壓呢？一般情況可以通過變壓器耦合驅(qū)動信號，電荷泵升壓提供高壓等方法。而在這里，則采用了一種叫做“高壓浮柵型驅(qū)動電路”（也有稱之為自舉升壓電路）來驅(qū)動上橋。

先看一下C10的接法，這是整個驅(qū)動的關(guān)鍵所在。C10的正極通過二極管D10 接到+12V電源（實際在10~15V左右），負(fù)極很奇怪地接到電機的A相位線（A Phase），與它所驅(qū)動的MOSFET Q5的源極接在一起。

電路的工作過程如下：

在電機不動的情況下，通過程序控制，先打開下橋臂MOS管Q6，讓C10通過二極管D10、Q6進(jìn)行預(yù)充電。

當(dāng)上橋臂的控制信號(At)為高電平時，電容C10上的電壓（約12V）經(jīng)過VB1加到Q5的柵極，使Q5導(dǎo)通。而此時由于C10充滿電，C10上的電壓仍然是12V，所以可以維持Q5的導(dǎo)通并使其柵極的電壓始終保持高于電源電壓P+。這樣Q5的柵極就好像隨著源極電壓浮動而浮動，所以叫做“浮柵驅(qū)動”。電容C10亦稱為自舉電容。Q5靠C10兩端的電壓來維持導(dǎo)通。

當(dāng)上橋臂的控制信號(HO1)為低電平時，為Q5的柵極提供放電回路，從而使V0A很快關(guān)閉。

當(dāng)Q5關(guān)閉后，由于下管Q6的體二極管續(xù)流或負(fù)載的作用，使得A Phase電壓下降接近0V，從而使C10經(jīng)過+12V→D10→C10→GND回路充電，為下一次導(dǎo)通做好準(zhǔn)備。

從上面的過程可以看出，電容C10的充電量應(yīng)該是越大越好。但電容大了，可能二極管來不及給電容充滿電；電容小了，又不能保證導(dǎo)通時間，所以這種驅(qū)動不能使Q5長時間維持在導(dǎo)通狀態(tài)，這也是為什么PWM信號要耦合到上橋的一個原因。

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審核編輯 黃宇