新型不對稱半橋隔離驅(qū)動電路設計

作者：時間：2011-11-21 來源：網(wǎng)絡

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隨著電力半導體器件的發(fā)展，出現(xiàn)了多種全控型器件，其中MOSFET以其開關速度快、易并聯(lián)、所需驅(qū)動功率低等優(yōu)點成為開關電源中最常用的功率開關器件之一。同時，隨著軟開關技術的不斷發(fā)展，具有結(jié)構(gòu)簡單、所用元器件少、電壓應力小等優(yōu)點的不對稱半橋變換器的應用也越來越廣泛。而兩路互補導通的驅(qū)動電路的設計是不對稱半橋變換器設計中的一個重要環(huán)節(jié)。本文介紹了幾種常用的不對稱半橋MOSFET驅(qū)動電路，分析了各電路的優(yōu)點和適用場合，并提出其不足之處。最后本文設計了一種新型的不對稱半橋隔離驅(qū)動電路，通過樣機實驗，證明這種驅(qū)動電路不僅結(jié)構(gòu)簡單、設計合理，而且能夠良好地實現(xiàn)不對稱半橋電路的驅(qū)動。

1 幾種不對稱半橋驅(qū)動電路介紹及分

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設備。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導通，在此期間VT3截止，由其構(gòu)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(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(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)復雜、占用空間大和不對稱半橋?qū)Ｓ眯酒?qū)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(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。

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導通，提供MOS管驅(qū)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(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導通，在此期間VT1，VT2截止，由其構(gòu)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(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)設計，此驅(qū)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。