1 幾種不對稱半橋驅(qū)動電路介紹及分析
1.1 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。
1.2 正激式不對稱半橋隔離驅(qū)動電路
文獻提出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MOSFET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。
1.3 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,但由于其成本較高,不適用于低成本設(shè)計的產(chǎn)品。
2 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、占用空間大和不對稱半橋?qū)S眯酒?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,并且實現(xiàn)了電氣隔離,可以運用于中大功率場合。[!--empirenews.page--]
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MOSFET的截止。穩(wěn)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(qū)動波形分別如圖5(a)、(b)所示。
該電路具有以下優(yōu)點: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。
3 實驗和結(jié)論
本文設(shè)計了一臺不對稱半橋變換器樣機:工作頻率為98kHz,輸人電壓為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。
通過實驗驗證,本文提出的新型不對稱半橋隔離驅(qū)動電路不僅結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理,且較好地實現(xiàn)了MOSFET的互補驅(qū)動,其驅(qū)動波形具有很好的穩(wěn)定性,是一款高性能的隔離驅(qū)動電路。
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