如今的科技發展日新月異,半導體器件技術也在飛速發展著。各種全控型器件的應運而生加速了開關電源技術的發展,不對稱半橋變換器技術逐漸浮上水面。這種技術結構簡單,并且只使用少量的元器件,可以說是集各種優點于一身。本文介紹了幾種常用的不對稱半橋MOSFET驅動電路,分析了各電路的優點和適用場合。
幾種不對稱半橋驅動電路介紹及分析
非隔離的不對稱半橋驅動電路
圖1為常用的小功率驅動電路,簡單可靠成本低,適用于不要求隔離的小功率開關設備。其中一路直接接到下管,另外一路經反向器反向后驅動上管。RP1,RP2用于調節死區時間。
正激式不對稱半橋隔離驅動電路
一種正激式不對稱半橋隔離驅動電路,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動功率MOSFET管,次級脈沖電壓為正時,MOSFET導通,在此期間VT3截止,由其構成的泄放電路不工作。當次級脈沖電壓為零時,則VT3導通,快速泄放MOSFET柵極電荷,加速MOSFET的截止。R7是用于抑制驅動脈沖的尖峰,R9,VD3,R11,VD5,R13可以加速驅動并防止驅動脈沖產生振蕩。和與它相連的脈沖變壓器繞組共同構成去磁電路。
該電路實現了隔離,且能輸出較好的驅動波形。但是也存在一些不足之處:
1、結構復雜,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;專用芯片驅動電路
比如L6384是專門的不對稱半橋驅動芯片,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)輸出互補的脈沖。3腳(DT/ST)外接電阻和電容來控制兩路輸出的死區時間。當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,但由于其成本較高,不適用于低成本設計的產品。
新型的不對稱半橋隔離驅動電路
根據以上幾種驅動電路,針對傳統隔離驅動電路結構復雜、占用空間大、驅動電路應用的局限性等問題,提出了一種新型的不對稱半橋隔離驅動電路,適用于單脈沖輸出的芯片,具有結構簡單可靠,占用空間小等特點,并且實現了電氣隔離,可以運用于中大功率場合。
驅動電路如圖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100kHZ。原邊VT1,VT2構成的推挽式功放電路。脈沖輸出高電平時,VT1導通,提供MOS管驅動功率;低電平時,VT2導通,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調理電路后變成互補的脈沖信號,從而驅動MOSFET。驅動脈沖為正時,MOSFET導通,在此期間VT1,VT2截止,由其構成的泄放電路不工作。當次級脈沖電壓為零時,則VT1,VT2導通,快速泄放MOSFET柵極電荷,加速MOSFET的截止。穩壓管VD1,VD2對脈沖波形正向進行削波。
在SABER仿真下,該變壓器副邊N2,N3以及上、下管的驅動波形分別如圖5(a)、(b)所示。
該電路具有以下優點:
1、電路結構較簡單可靠,具有電氣隔離作用。占空比固定時,通過合理的參數設計,此驅動電路具有較快的開關速度。
2、該電路只需一個電源,即為單電源工作。實驗和結論
本文設計了一臺不對稱半橋變換器樣機: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時的驅動波形Ug1,Ug1如圖(6)所示。
經過本文的驗證,這種新型的不對稱半橋隔離驅動電路結構不僅簡單,并且圓滿的實現了與MOS管的的互補驅動,并且這種驅動具有很好穩定性,足以成為一款高性能的驅動電路。希望大家能夠充分理解這種全新的驅動電路,并將之充分利用。
壹芯微科技專注于“二,三極管、MOS(場效應管)、橋堆”研發、生產與銷售,20年行業經驗,擁有先進全自動化雙軌封裝生產線、高速檢測設備等,研發技術、芯片源自臺灣,專業生產流程管理及工程團隊,保障所生產每一批物料質量穩定和更長久的使用壽命,實現高度自動化生產,大幅降低人工成本,促進更好的性價比優勢!選擇壹芯微,還可為客戶提供參數選型替代,送樣測試,技術支持,售后服務等,如需了解更多詳情或最新報價,歡迎咨詢官網在線客服!
手機號/微信:13534146615
QQ:2881579535
工廠地址:安徽省六安市金寨產業園區
深圳辦事處地址:深圳市福田區寶華大廈A1428
中山辦事處地址:中山市古鎮長安燈飾配件城C棟11卡
杭州辦事處:杭州市西湖區文三西路118號杭州電子商務大廈6層B座
電話:13534146615
企業QQ:2881579535
深圳市壹芯微科技有限公司 版權所有 | 備案號:粵ICP備2020121154號