同步Buck新型高頻正弦波諧振驅動電路的研究

該雙管正弦波諧振驅動電路由高頻方波發(fā)生器、驅動級和諧振網絡三部分組成。
所提出的驅動電路使MOSFET的開關頻率為6 MHz，高頻方波發(fā)生器采用結構簡單起振容易的環(huán)型振蕩器。圖中，YF1，YF2和YF3為3個反相器，通過調節(jié)電阻W可調節(jié)輸出方波的頻率。
方波發(fā)生器的輸出端需要一個圖騰柱結構的輸出端來驅動后面的諧振網絡，此處采用多個CMOS反相器并聯來增強驅動級輸出端的驅動能力。因為CMOS反相器本身就是一個圖騰柱的結構，且多個反相器并聯能降低驅動電路的Ri，從而降低了驅動損耗。
由于選擇的拓撲是Buck電路，該拓撲中兩個開關管的驅動信號是互補的，因此通過兩個互補的變壓器來實現對高邊開關管的驅動。圖4中，在MOSFET的寄生電容前面并聯了一個外接電容Cext，該電容可降低寄生電容的非線性，同時降低米勒效應的影響。圖4中VQ1和VQ2的驅動電路是完全對稱的，因此只要對其中一個開關管的諧振網絡進行設計就可以了。

圖5a為單開關管正弦波諧振驅動的基波等效電路，e為驅動級輸出方波的基波，L1p，L1s和Lm分別為隔離變壓器的初級漏感、次級漏感和勵磁電感，Lg和Ls為MOSFET的寄生電感。此處期望將該電路等效成一個LLC諧振電路，因為LLC諧振拓撲相對于其他諧振拓撲而言，可利用較小的驅動方波得到較高的驅動正弦波。由于變壓器的漏感MOSFET的寄生參數都很小，因此可外接一個電感Lad，將該電路等效成一個LLC電路，如圖5b所示。令L1=L1p+Lad，L2=Lm，Ct=Ciss+Cext，可得到LLC電路的兩個諧振頻率分別為：

式中：L=L1L2／(L1+L2)。
工作在ωn2附近時，該拓撲的電流ir／i=L1／L2，因此理想的工作條件是L1>L2，這樣可利用較小的驅動方波得到較高的驅動正弦波，以降低驅動電路的損耗。