图腾柱就是上下各一个三极管,上管为NPN,c极(集电极)接正电源,下管为PNP,c极(集电极)接地。两个b极(基极)接一起,接输入,上管和下管的e极(发射极)接到一起,接输出,像一个“图腾柱”。

1.图腾柱电路工作原理

 

图腾柱电路用同一信号驱动两个b极。驱动信号为高时,NPN导通;信号为低时,PNP导通。利用两个晶体管构成推挽输出。 用来匹配电压,或者提高IO口的驱动能力。
上下两个输出管,从直流角度看是串联,两管联接处为输出端。上管导通下管截止输出高电平,下管导通上管截止输出低电平,如果电路逻辑可以上下两管均截止则输出为高阻态。

开关电源中,类似的电路常称为半桥。

图腾柱电路有两种电路变种:

1、一种是两管全用NPN,但是下管通过一个反相器接到输入,也起到同样作用;

2、还有一种是下管的e接到地,两管之间靠一个稳压管代替负电源。

工作原理

左边一个输入驱动信号Drv_b(驱动能力很弱)通过一个图腾柱输出电路,从三极管的发射极公共端出来得到驱动能力(带载能力)大大增强的信号Drv_g;从能量的角度来讲,弱能量信号Drv_b通过Qn和Qp的作用,从Vcc取电(获取能量),从而变成了携带高能量的Drv_g信号;在这个能量传递的过程中,Qn和Qp分别交替工作在截至和饱和状态。

当输入驱动信号Drv_b=1则Vb=1,Vqn_be=1,由于:Qn两端有一个Vcc电压,即Vqn_ce=1,所以,Qn管饱和导通,Qn管电流主要由集电极流向发射极,Drv_g=1,这时MOS管结电容迅速充电; (Qn管饱和导通,能量由Vcc提供驱动能力大大增强)。

当输入电压为低电平Drv_b=0则Vb=0,Vqp_be=-1,由于MOS管上的结电容存在电压,即Vqp_ec=1,所以,Qp管饱和导通,Qp管电流主要由发射极流向集电极,Drv_g=0;这时MOS管结电容迅速放电;(Qp管饱和导通,MOS管放电速度加快)。

图腾柱电路工作原理


(图片来源于互联网)

 

2.图腾柱电路的作用

 

1、提升电流驱动能力,迅速完成对于门极电荷的充电或者放电的过程。

一般出现在MCU 的 GPIO 驱动能力不够的情况下,图腾柱电路可增强驱动能力,以小驱大,驱动高电平,输出高电平;驱动低电平,输出低电平,形成输出跟随输入信号。

2、提高电路开关响应的速度,就是快开快关,提高电路的工作频率,减少开关过渡时间(脉冲上升沿和下降沿),降低功率管的开关热损耗。

3、在模拟电路里一般用作信号放大,减小信号波形失真。

图腾柱电路的作用


(图片来源于互联网)