不對稱半橋隔離驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用
如今的科技發(fā)展日新月異,半導(dǎo)體器件技術(shù)也在飛速發(fā)展著。各種全控型器件的應(yīng)運(yùn)而生加速了開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展,不對稱半橋變換器技術(shù)逐漸浮上水面。這種技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單,并且只使用少量的元器件,可以說是集各種優(yōu)點(diǎn)于一身。本文介紹了幾種常用的不對稱半橋MOSFET驅(qū)動電路,分析了各電路的優(yōu)點(diǎn)和適用場合。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201612/327551.htm幾種不對稱半橋驅(qū)動電路介紹及分析
非隔離的不對稱半橋驅(qū)動電路
圖1為常用的小功率驅(qū)動電路,簡單可靠成本低,適用于不要求隔離的小功率開關(guān)設(shè)備。其中一路直接接到下管,另外一路經(jīng)反向器反向后驅(qū)動上管。RP1,RP2用于調(diào)節(jié)死區(qū)時間。
正激式不對稱半橋隔離驅(qū)動電路
一種正激式不對稱半橋隔離驅(qū)動電路,如圖2所示。
以正向電路為例,脈沖信號通過高頻脈沖變壓器耦合去驅(qū)動功率MOSFET管,次級脈沖電壓為正時,MOSFET導(dǎo)通,在此期間VT3截止,由其構(gòu)成的泄放電路不工作。當(dāng)次級脈沖電壓為零時,則VT3導(dǎo)通,快速泄放MOSFET柵極電荷,加速M(fèi)OSFET的截止。R7是用于抑制驅(qū)動脈沖的尖峰,R9,VD3,R11,VD5,R13可以加速驅(qū)動并防止驅(qū)動脈沖產(chǎn)生振蕩。和與它相連的脈沖變壓器繞組共同構(gòu)成去磁電路。
該電路實現(xiàn)了隔離,且能輸出較好的驅(qū)動波形。但是也存在一些不足之處:
1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需要雙電源供電(±12V);
2、元器件較多,特別是需要兩個隔離變壓器,不僅占用較大空間,而且增加電路成本;專用芯片驅(qū)動電路
ST公司的L6384是專門的不對稱半橋驅(qū)動芯片,其原理圖及外圍電路如圖3所示。單脈沖從1腳(IN)輸入,5腳(HVG)和7腳(LVG)輸出互補(bǔ)的脈沖。3腳(DT/ST)外接電阻和電容來控制兩路輸出的死區(qū)時間。當(dāng)3腳的電平低于0.5V的時候,芯片停止工作。專用芯片具有外圍電路簡單、占用空間小的特點(diǎn),但由于其成本較高,不適用于低成本設(shè)計的產(chǎn)品。
新型的不對稱半橋隔離驅(qū)動電路根據(jù)以上幾種驅(qū)動電路,針對傳統(tǒng)隔離驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占用空間大、驅(qū)動電路應(yīng)用的局限性等問題,提出了一種新型的不對稱半橋隔離驅(qū)動電路,適用于單脈沖輸出的芯片,具有結(jié)構(gòu)簡單可靠,占用空間小等特點(diǎn),并且實現(xiàn)了電氣隔離,可以運(yùn)用于中大功率場合。
驅(qū)動電路如圖4所示,工作頻率由磁芯的特性決定,一般使用高頻磁芯,工作頻率可達(dá)100kHZ。原邊VT1,VT2構(gòu)成的推挽式功放電路。脈沖輸出高電平時,VT1導(dǎo)通,提供MOS管驅(qū)動功率;低電平時,VT2導(dǎo)通,電容上的儲能提供反向脈沖。變壓器副邊輸出的兩路波形經(jīng)調(diào)理電路后變成互補(bǔ)的脈沖信號,從而驅(qū)動MOSFET。驅(qū)動脈沖為正時,MOSFET導(dǎo)通,在此期間VT1,VT2截止,由其構(gòu)成的泄放電路不工作。當(dāng)次級脈沖電壓為零時,則VT1,VT2導(dǎo)通,快速泄放MOSFET柵極電荷,加速M(fèi)OSFET的截止。穩(wěn)壓管VD1,VD2對脈沖波形正向進(jìn)行削波。
在SABER仿真下,該變壓器副邊N2,N3以及上、下管的驅(qū)動波形分別如圖5(a)、(b)所示。
該電路具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、電路結(jié)構(gòu)較簡單可靠,具有電氣隔離作用。占空比固定時,通過合理的參數(shù)設(shè)計,此驅(qū)動電路具有較快的開關(guān)速度。
2、該電路只需一個電源,即為單電源工作。實驗和結(jié)論
本文設(shè)計了一臺不對稱半橋變換器樣機(jī):工作頻率為98kHz,輸入電壓為400VDC,輸出電壓為30VDC。測得占空比為0.47時的驅(qū)動波形Ug1,Ug1如圖(6)所示。
經(jīng)過本文的驗證,這種新型的不對稱半橋隔離驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)不僅簡單,并且圓滿的實現(xiàn)了與MOS管的的互補(bǔ)驅(qū)動,并且這種驅(qū)動具有很好穩(wěn)定性,足以成為一款高性能的驅(qū)動電路。希望大家能夠充分理解這種全新的驅(qū)動電路,并將之充分利用。
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