柵極驅動變壓器和全集成隔離器在隔離直流/直流電源轉換器中的應用對比

　　對占空比變化很快的應用必須保持謹慎，如瞬態(tài)響應會導致工作紊亂或損壞器件。當偏置通過耦合電容后改變(由于占空比的改變)時，電容可能由于變壓器勵磁電感導致產(chǎn)生振蕩。這種振蕩會在計劃外的時間間隔中打開MOSFET。大電容值、柵極電阻或者降低占空比變化速度對減少振蕩都有幫助。但是選擇太大的電容會導致變壓器在瞬態(tài)期間飽和。

　　圖3顯示了另外一種變壓器隔離柵極驅動，這種驅動通常稱為直流恢復型柵極驅動。二極管和次級側電容恢復了柵極驅動的直流電壓，可用于更大的占空比情況。這個電路和基本型電路同樣存在振蕩和可能的變壓器瞬態(tài)問題。這個電路在斷開期間還存在其他危險[1]。在斷開期間，初級電容無限期直接接在初級線圈兩邊。初級磁化電流不斷加強，使變壓器飽和。當變壓器飽和后，變壓器次級變成短路，允許次級電容打開 MOSFET，這可能損壞電源轉換器。小容量耦合電容有助于減少這一影響。軟停止控制器也可提供幫助，這種控制器能夠逐漸減小而不是突然停止占空比[2]。

　　一般而言，通過謹慎的設計和評估，變壓器隔離柵極驅動在50%或更低占空比下都呈現(xiàn)相當出色的性能。對于圖1所示的電源轉換器應用，需要同步整流器提供足夠高的占空比(遠大于50%)。對于這種高占空比應用，變壓器隔離需要直流恢復技術，這可能帶來更多意想不到的困難，而且需要在設計和評估中非常謹慎。高性能隔離直流/直流電源轉換器的設計人員通常會盡力提高效率并減小尺寸。而基于變壓器的隔離柵極驅動相對較大，不僅僅需要變壓器，還需要相關的復位器件。最近，部分廠家開始提供全集成隔離柵極驅動解決方案。這些解決方案采用了多種不同的隔離技術，包括微型變壓器、射頻調(diào)制電容耦合以及巨磁阻傳感器。

　　目前已有一類應用廣泛的隔離器件系列在使用微芯片級變壓器來隔離穿過地隔離邊界的數(shù)字信號[3]。對于每一次輸入轉換，在編碼邊沿時用兩個脈沖表示一個上升沿，用一個脈沖表示一個下降沿。脈沖通過微變壓器耦合，并在次級解碼。初級側會周期發(fā)送一個刷新脈沖檢測直流正確性。次級側有一個看門狗定時器用于檢查刷新脈沖。

　　另一個系列的隔離器件采用高頻射頻調(diào)制來發(fā)送穿過地隔離邊界的數(shù)字信號[4]。在初級側，一個700MHz調(diào)制信號以鍵值"開"或"斷"代表輸入的"1"或"0"。次級側接收器從初級側發(fā)射器接收這個信號。解調(diào)器解碼RF信號，通過RF信號的有無狀態(tài)控制輸出狀態(tài)。生產(chǎn)商稱RF開/關鍵控方案提供了同類最佳的抗干擾度，因為所需狀態(tài)信息始終在以非?？斓乃俣劝l(fā)送和接收。