一種基于隔離式半橋驅動器的H電橋驅動電路

自舉電容(C1、C2)

每次低端驅動器接通時，自舉電容就會充電，但它僅在高端開關接通時才放電。因此，選擇自舉電容值時需要考慮的第一個參數，就是高端開關接通并且電容用作柵極驅動器ADuM7234的高端直流電源時的最大容許壓降。當高端開關接通時，ADuM7234的直流電源電流典型值為22 mA。假設高端開關的導通時間為10 ms(50 Hz、50%占空比)，使用公式C = I × ΔT/ΔV，如果容許的壓降ΔV = 1 V，I = 22 mA，ΔT = 10 ms，則電容應大于220 μF。本設計選擇330 μF的容值。電路斷電后，電阻R5將自舉電容放電;當電路切換時，R5不起作用。

自舉限流電阻(R1、R2)

對自舉電容充電時，串聯(lián)電阻R1起到限流作用。如果R1過高，來自ADuM7234高端驅動電源的直流靜態(tài)電流會在R1上引起過大的壓降，ADuM7234可能會欠壓閉鎖。ADuM7234的最大直流電源電流IMAX = 30 mA。如果該電流引起的R1壓降以VDROP = 1 V為限，則R1應小于VDROP/IMAX ，或33 Ω。因此，本設計選擇10 Ω的電阻作為自舉電阻。

自舉啟動電阻(R3、R4)

電阻R3啟動自舉電路。上電之后，直流電壓不會立即建立起來，MOSFET處于斷開狀態(tài)。在這些條件下，C1通過路徑R1、R3、D1、VS充電，其過程如下式所述：

其中， vC(t)為電容電壓，VS(為電源電壓，VD(為二極管壓降，τ為時間常數，τ = (R1 + R3) C1。電路值如下：R1 = 10 ΩvC1 = 330 μF， VD = 0.5 V，VS = 12 V。由以上方程式可知，當R3 = 470 Ω時，電容充電到最終值的67%需要一個時間常數的時間(158 ms)。電阻值越大，則電容的充電時間越長。然而，當高端MOSFET Q1接通時，電阻R1上將有12 V電壓，因此，如果電阻值過低，它可能會消耗相當大的功率。對于R3 = 470 Ω，12 V時該電阻的功耗為306 mW。

自舉電容的過壓保護(Z1、Z2)

如上所述，對于感性負載，當高端MOSFET斷開時，電流會流經續(xù)流二極管。由于電感和寄生電容之間的諧振，自舉電容的充電能量可能高于ADuM7234消耗的能量，電容上的電壓可能上升到過壓狀態(tài)。13 V齊納二極管對電容上的電壓進行箝位，從而避免過壓狀況。

柵極驅動電阻(R7、R8、R9、R10)

柵極電阻(R7、R8、R9、R10)根據所需的開關時間tSW.選擇。開關時間是指將 Cgd 、 Cgs 和開關MOSFET充電到要求的電荷Qgd 和 Qgs所需的時間。

使用隔離式半橋驅動器的H電橋驅動電路 (CN0196)

圖2. ADuM7234的電源軌濾波和欠壓鎖閉保護

描述柵極驅動電流Ig:

其中， VDD 為電源電壓，RDRV為柵極驅動器ADuM7234的等效電阻， Vgs(th)為閾值電壓，Rg為外部柵極驅動電阻，Qgd 和 Qgs 為要求的MOSFET電荷， tSW為要求的開關時間。

ADuM7234柵極驅動器的等效電阻通過下式計算：

根據ADuM7234數據手冊，對于 VDDA = 15 V 且輸出短路脈沖電流 IOA(SC) = 4 A，通過方程式3計算可知，RDRV 約為4 Ω。

根據FDP5800 MOSFET數據手冊，Qgd = 18 nC， Qgs = 23 nC， Vgs(th) = 1 V。

如果要求的開關時間 tSW為100 ns，則通過方程式2求解Rg可知，Rg 約為 22 Ω。實際設計選擇15 Ω電阻以提供一定的裕量。電源軌濾波和欠壓保護

由于峰值負載電流很高，因此必須對直流電源電壓(VDD)進行適當的濾波，以防ADuM7234進入欠壓閉鎖狀態(tài)，同時防止電源可能受到損害。所選的濾波器由 4個并聯(lián)4700 μF、25 V電容與一個22 μH功率電感串聯(lián)而成，如圖2所示。100 kHz時，電容的額定最大均方根紋波電流為3.68 A。由于4個電容并聯(lián)，因此允許的最大均方根紋波為14.72 A。所以，IPEAK = 2√2 × IRMS = 41.63 A。

經過濾波的+12 V電壓還驅動圖1所示的電路。

當電源電壓低于10 V時，圖2所示電路便會禁用ADuM7234的輸入端，從而防止ADuM7234欠壓閉鎖。將一個邏輯高電平信號施加于ADuM7234的DISABLE引腳可禁用該電路。