Halber H-Brückentreiber

Ihre Schaltung funktioniert nicht, weil Sie nicht berücksichtigt haben, dass MOSFETs durch die Spannungsdifferenz zwischen ihren Gate- und Source-Pins gesteuert werden. Die Spannung, die Sie an das Gate anlegen, ist relativ zur Masse. Wenn also der Source-Pin auch mit Masse verbunden ist, haben Sie keine Probleme, da die Spannung, die Sie an das Gate anlegen möchten, relativ zur Masse ist und die Spannung, die der MOSFET interessiert ungefähr (die Gate-Source-Spannung) wurde gezwungen, relativ zur Masse zu sein (wie bei Q2 und Q3).

Dies ist jedoch bei Q1 und Q4 nicht der Fall. Angenommen, Q1 oder Q4 haben sich tatsächlich richtig eingeschaltet und Strom fließt durch die Last. Über der Last entsteht ein Spannungsabfall, wobei ein Ende der Last mit Masse verbunden ist (über Q2 oder Q3). Was passiert also mit der Spannung des Source-Pins von Q1 oder Q4 relativ zur Masse? Wie wirkt sich dies auf die Differenz der Spannung zwischen Gate-Source aus? Und was passiert, wenn Sie eine Gate-Spannung relativ zur Masse anlegen, aber die Source-Pin-Spannung relativ zur Masse nicht mehr auf Masse liegt?

Versuchen Sie, sorgfältig darüber nachzudenken und sehen Sie, ob Sie verstehen, warum Q1 oder Q4 niemals vollständig oder richtig eingeschaltet werden können. Wenn Sie nicht weiterkommen, lesen Sie hier: Warum ein PMOS einem NMOS vorziehen oder umgekehrt?

Stellen Sie sich so etwas wie einen Source Follower vor.

Oder denken Sie an ein elektromechanisches Relais. Es hat zwei Spulenstifte für die Steuerung und zwei Kontaktstifte für den primären Stromfluss. Sie würden niemals ein Signal an einen der Spulenstifte anlegen, während Sie den anderen Spulenstift ignorieren und erwarten, dass es richtig funktioniert?

Ein Transistor ist derselbe, außer dass einer der Spulenstifte und einer der Primärkontaktstifte miteinander verschmolzen sind (der Source-Pin eines MOSFET ist ein bisschen wie eine verschmolzene Version eines Relaisspulenstifts und eines Kontaktstifts). Das heißt, Sie können keine Spannung an das Gate anlegen und erwarten, dass es funktioniert, ohne die Beziehung zum Source-Pin zu berücksichtigen. Das ist so ziemlich das, was du hier tust.

Da im Gegensatz zu einem Relais ein Steuer- und ein Primärstromfluss-Pin in einem Transistor verschmolzen sind, bedeutet dies, dass jede an den Source-Pin angeschlossene Last die Anforderungen des Steuersignals beeinflussen kann, sodass Ihre Anforderungen an die Gate-Ansteuerung schwieriger werden können.

Sie benötigen also entweder einen Gate-Treiber, der einen Bootstrap-Kondensator unterstützt, und eine Diode, die Sie mit einem Bootstrap-Kondensator verwenden, oder ersetzen Sie den Bootstrap-Kondensator / die Diode durch einen isolierten Regler, der schwebt (teurer, aber erforderlich, um eine Einschaltdauer von 100% seit dem Bootstrap zu ermöglichen). Kondensatoren erfordern, dass sich Q1 und Q4 regelmäßig ausschalten und Q2 und Q3 regelmäßig einschalten, um die Ladung des Boostrap-Kondensators aufzufrischen (dies stellt eine Verbindung bereit, die den Bootstrap-Kondensator zwischen GND und der Stromversorgung verbindet, um ihn wieder aufzuladen). Der letzte Absatz wird für Sie wahrscheinlich nicht allzu viel Sinn machen, bis Sie einen High-Side-Gate-Treiber-IC finden und sich den Schaltplan ansehen.

Antwort auf das Update:

Sie sollten damit einverstanden sein, dass EMI das Gate auslöst. Sie können die Gate-Pull-Widerstände jederzeit auf 10K oder sogar 5K verringern. Oder fügen Sie einen kleinen Kondensator zwischen Gate-Source hinzu, um die Gate-Kapazität künstlich zu erhöhen, sodass mehr EMI erforderlich ist, um das Gate auszulösen. Dies funktioniert, weil eine langsamere Schaltgeschwindigkeit hier kein Problem darstellt, da Sie nicht mit hoher Frequenz PWMen, sodass das Schalten selten erfolgt, sodass die zusätzliche Wärme durch langsames Schalten gering ist.