推挽輸出電路原理詳解

不管是硬件工程師或者嵌入式工程師，在工程實踐中常常會遇到單片機IO的狀態(tài)定位和影響。我們知道單片機IO有輸入和輸出兩種模式。其中輸入模式有模擬輸入、上拉輸入、下拉輸入和浮空輸入；輸出有開漏輸出和推挽輸出。那我們今天就一起看一下什么是推挽輸出。

推挽輸出電路原理：

下圖就是STM32系列芯片IO內部結構原理圖?？梢钥吹郊t框內就是推挽輸出/開漏輸出結構。

推挽輸出，可以輸出最高到VCC，最低到GND的電壓，但沒有中間值，因為芯片內部有上拉/下拉電阻，所以無需接外部的上拉或下拉電阻，是用途最廣泛的模式。

當然推挽電路不光在單片機中。下圖是兩種用兩個三極管做成的推挽電路。第一種是上N管下P管，第二種是上P管下N管。推挽放大器電路中，一只三極管工作在導通、放大狀態(tài)時，另一只三極管處于截止狀態(tài)，當輸入信號變化到另一個半周后，原先導通、放大的三極管進入截止，而原先截止的三極管進入導通、放大狀態(tài)，兩只三極管在不斷地交替導通放大和截止變化，所以稱為推挽放大器。

上N管下P管的推挽輸出比較常用，輸入輸出信號同向。

上P下N管的推挽輸出電路不太常用，主要原因是存在兩管同時導通的風險，需要有比較精準的死區(qū)控制。并且兩個管子的基極需要傳兩個電阻，也增加了成本和復雜度。

H橋電路：

上文中的三極管可以換為MOS管，雙推挽電路就構成了H橋，用來驅動電機、繼電器、IR-CUT等電路。下圖是TI一款電機驅動芯片內部結構圖。

可以看出芯片內部有兩個MOS管構成的推挽電路。下圖是在不同狀態(tài)下電流方向的原理圖。現(xiàn)在很多場景都使用了集成芯片方案而不是用MOS堆疊(大功率場景還是需要獨立MOS來堆疊)。因為如果四個MOS控制失調，就存在同一側上下管同時導通的風險，就會燒壞MOS管。所以在切換同一側上下管導通時要留有時間，這個時間就叫做“Dead time”也就是死區(qū)時間。