柵極驅(qū)動(dòng)變壓器和全集成隔離器在隔離直流/直流電源轉(zhuǎn)換器中的應(yīng)用對(duì)比

　　所有的隔離直流/直流電源轉(zhuǎn)換器都包括輸入濾波器、輸出濾波器、變壓器、初級(jí)開關(guān)、次級(jí)整流和一個(gè)控制器?？刂破骷瓤梢詤⒖汲跫?jí)地，也可以參考次級(jí)地。圖1 顯示了一種隔離半橋電源轉(zhuǎn)換器，其控制器以初級(jí)邊地作為參考地。隔離邊界上總共有4個(gè)交叉點(diǎn)：電源變壓器、反饋信號(hào)，還有2個(gè)同步整流MOSFET控制信號(hào)。因?yàn)榉答佇盘?hào)是相對(duì)較慢的模擬信號(hào)，通常使用一個(gè)光耦來進(jìn)行隔離反饋信號(hào)。大多數(shù)光耦在用于同步MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)隔離時(shí)都太慢。現(xiàn)在也有適用的快速光耦，不過這會(huì)導(dǎo)致成本大幅提高。

　　過去，大多數(shù)常規(guī)方案使用柵極驅(qū)動(dòng)變壓器隔離同步整流柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這些變壓器可用于直接驅(qū)動(dòng)MOSFET柵極，或者僅僅隔離次級(jí)柵極驅(qū)動(dòng)集成電路的控制信號(hào)。變壓器不能傳輸直流信號(hào)。確定尺寸的變壓器只能通過隔離邊界傳輸有限的電壓和時(shí)間乘積。每次導(dǎo)通后變壓器都需要重新啟動(dòng)，這影響了占空比限制。柵極驅(qū)動(dòng)變壓器也存在一些難題和限制。一些生產(chǎn)商最近已開始提供全集成器件替代傳統(tǒng)的柵極驅(qū)動(dòng)變壓器。

　　圖2顯示了最基本的變壓器隔離柵極驅(qū)動(dòng)。輸入通過一個(gè)隔直電容耦合。一個(gè)10V、50%占空比的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過隔直電容后變成一個(gè)5V 直流偏置信號(hào)。偏置電壓為：V(驅(qū)動(dòng))×占空比這個(gè)例子中最終次級(jí)側(cè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)振幅從+5V 到-5V。負(fù)截止區(qū)具有良好的噪聲抗擾性能，但是半峰值導(dǎo)通區(qū)又會(huì)減小噪聲抗擾性。對(duì)于占空比大于50%的情況，這個(gè)設(shè)計(jì)不實(shí)用，峰值幅度隨著占空比的增加而不斷減小。