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基于MC34152和CMOS的軟開關(guān)變換器驅(qū)動電路設(shè)計

作者: 時間:2012-10-31 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

在高頻PWM開關(guān)變換器中,為保證功率MOSFET在高頻、高壓、大電流下工作,要設(shè)計可靠的柵極。一個性能良好的要求觸發(fā)脈沖應(yīng)具有足夠快的上升和下降速度,脈沖前后沿要陡峭;驅(qū)動源的內(nèi)阻要足夠小、電流要足夠大,以提高功率MOSFET的開關(guān)速度;為了使功率MOSFET可靠觸發(fā)導(dǎo)通,柵極驅(qū)動電壓應(yīng)高于器件的開啟電壓;為防止誤導(dǎo)通,在功率MOSFET截止時最好能提供負的柵-源電壓。而對于,在設(shè)計時,還需考慮主開關(guān)與輔助開關(guān)驅(qū)動信號之間的相位關(guān)系。本文以升壓ZVT-PWM變換器為例,用集成芯片邏輯器件設(shè)計了一種可滿足以上要求的驅(qū)動電路。

  

  是一款單片雙MOSFET高速集成驅(qū)動器,具有完全適用于驅(qū)動功率MOSFET的兩個大電流輸出通道,且具有低輸入電流,可與和LSTTL邏輯電路相容。

  MC34152的每一通道包括邏輯輸入級和功率輸出級兩部分。輸入級由具有最大帶寬的邏輯電路施密特觸發(fā)器組成,并利用二極管實現(xiàn)雙向輸入限幅保護。輸出級被設(shè)計成圖騰柱 (totem pole)電路結(jié)構(gòu)形式?;鶞孰妷簽?.7V的比較器與施密特觸發(fā)器輸出電平的邏輯判定決定了與非門的輸出狀態(tài)(同相或反相輸出),進而決定了兩個同型輸出功率管的“推”或“挽”工作狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)使該芯片具有強大的驅(qū)動能力及低的輸出阻抗,其輸出和吸收電流的能力可達1.5A,在1.0A時的標準通態(tài)電阻為2.4W,可對大容性負載快速充放電;對于1000pF負載,輸出上升和下降時間僅為15ns,邏輯輸入到驅(qū)動輸出的傳輸延遲(上升沿或下降沿)僅為55ns,因而可高速驅(qū)動功率MOSFET。每個輸出級還含有接到VCC的一個內(nèi)置二極管,用于箝制正電壓瞬態(tài)變化,而輸出端要接100KW降壓電阻,用于保證當VCC低于1.4V時,保持MOSFET柵極處于低電位。

  驅(qū)動電路設(shè)計

  升壓ZVT-PWM變換器是一種零電壓轉(zhuǎn)換軟開關(guān)變換器,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,由主電路和控制系統(tǒng)兩部分組成。在主電路中,S為主開關(guān),S1為輔助開關(guān),控制系統(tǒng)包括PWM信號產(chǎn)生電路及驅(qū)動電路。

圖1 ZVT-PWM變換器結(jié)構(gòu)框圖

  指標要求

  變換器:開關(guān)頻率fS=100KHz;輸入電壓Vi=12V;輸出電壓Vo=48V;輸出功率Po=100W。

  驅(qū)動電路:輸出峰值電流Iom5V;驅(qū)動脈沖上升時間tr和下降時間tf均

圖2 ZVT-PWM變換器驅(qū)動電路

  從圖2可見,由PWM控制芯片輸出的脈沖調(diào)制波經(jīng)CD4069反相整形后送至MC34152輸入端(引腳2),由7引腳輸出,作為主開關(guān)的驅(qū)動信號。與此同時,從PWM控制芯片輸出的脈沖調(diào)制波經(jīng)CD4069另一反相器整形后,輸入到CD4013的CLK端(3引腳)作為時鐘信號。信號上升沿觸發(fā),使Q端(1引腳)輸出高電平,經(jīng)過可變電阻RP對電容C9充電。當充電電壓達到VCC/2時,復(fù)位端起作用,使D觸發(fā)器復(fù)位,Q端電位變成低電平,電容C9經(jīng)過二極管D2迅速放電至零,準備進入下一個周期。因此,經(jīng)單穩(wěn)態(tài)電路,從CD4013的Q端輸出的脈沖信號經(jīng)CD4069再一次反相整形后送至MC34152的另一輸入端(4引腳),由5引腳輸出,作為輔助開關(guān)的驅(qū)動信號。因為單穩(wěn)態(tài)電路RC網(wǎng)絡(luò)(由RP和C9組成)的時間常數(shù)為RP·C9,通過調(diào)節(jié)可變電阻RP的大小,即可改變輸出脈沖的寬度,從而解決了輔助開關(guān)與主開關(guān)之間的相


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