电源电路中的不对称半桥隔离驱动的优点和应用

接线图 2023年10月20日 20:34 160 admin

　　如今的科技发展日新月异，半导体器件技术也在飞速发展着。各种全控型器件的应运而生加速了开关电源技术的发展，不对称半桥变换器技术逐渐浮上水面。这种技术结构简单，并且只使用少量的元器件，可以说是集各种优点于一身。本文介绍了几种常用的不对称半桥MOSFET驱动电路，分析了各电路的优点和适用场合。
　　几种不对称半桥驱动电路介绍及分析
　　非隔离的不对称半桥驱动电路

电源电路中的不对称半桥隔离驱动的优点和应用第1张

　　图1为常用的小功率驱动电路，简单可靠成本低，适用于不要求隔离的小功率开关设备。其中一路直接接到下管，另外一路经反向器反向后驱动上管。RP1，RP2用于调节死区时间。
　　正激式不对称半桥隔离驱动电路
　　一种正激式不对称半桥隔离驱动电路，如图2所示。

电源电路中的不对称半桥隔离驱动的优点和应用第2张

　　以正向电路为例，脉冲信号通过高频脉冲变压器耦合去驱动功率MOSFET管，次级脉冲电压为正时，MOSFET导通，在此期间VT3截止，由其构成的泄放电路不工作。当次级脉冲电压为零时，则VT3导通，快速泄放MOSFET栅极电荷，加速MOSFET的截止。R7是用于抑制驱动脉冲的尖峰，R9，VD3，R11，VD5，R13可以加速驱动并防止驱动脉冲产生振荡。和与它相连的脉冲变压器绕组共同构成去磁电路。
　　该电路实现了隔离，且能输出较好的驱动波形。但是也存在一些不足之处：
　　1、结构复杂，需要双电源供电(±12V);
　　2、元器件较多，特别是需要两个隔离变压器，不仅占用较大空间，而且增加电路成本;专用芯片驱动电路
　　比如L6384是专门的不对称半桥驱动芯片，其原理图及外围电路如图3所示。单脉冲从1脚(IN)输入，5脚(HVG)和7脚(LVG)输出互补的脉冲。3脚(DT/ST)外接电阻和电容来控制两路输出的死区时间。当3脚的电平低于0.5V的时候，芯片停止工作。专用芯片具有外围电路简单、占用空间小的特点，但由于其成本较高，不适用于低成本设计的产品。

电源电路中的不对称半桥隔离驱动的优点和应用第3张

　　新型的不对称半桥隔离驱动电路
　　根据以上几种驱动电路，针对传统隔离驱动电路结构复杂、占用空间大、驱动电路应用的局限性等问题，提出了一种新型的不对称半桥隔离驱动电路，适用于单脉冲输出的芯片，具有结构简单可靠，占用空间小等特点，并且实现了电气隔离，可以运用于中大功率场合。

电源电路中的不对称半桥隔离驱动的优点和应用第4张

　　驱动电路如图4所示，工作频率由磁芯的特性决定，一般使用高频磁芯，工作频率可达100kHZ。原边VT1，VT2构成的推挽式功放电路。脉冲输出高电平时，VT1导通，提供MOS管驱动功率;低电平时，VT2导通，电容上的储能提供反向脉冲。变压器副边输出的两路波形经调理电路后变成互补的脉冲信号，从而驱动MOSFET。驱动脉冲为正时，MOSFET导通，在此期间VT1，VT2截止，由其构成的泄放电路不工作。当次级脉冲电压为零时，则VT1，VT2导通，快速泄放MOSFET栅极电荷，加速MOSFET的截止。稳压管VD1，VD2对脉冲波形正向进行削波。
　　在SABER仿真下，该变压器副边N2，N3以及上、下管的驱动波形分别如图5(a)、(b)所示。

电源电路中的不对称半桥隔离驱动的优点和应用第5张

　　该电路具有以下优点：
　　1、电路结构较简单可靠，具有电气隔离作用。占空比固定时，通过合理的参数设计，此驱动电路具有较快的开关速度。
　　2、该电路只需一个电源，即为单电源工作。实验和结论
　　本文设计了一台不对称半桥变换器样机：工作频率为98kHz，输入电压为400VDC，输出电压为30VDC。测得占空比为0.47时的驱动波形Ug1，Ug1如图(6)所示。

电源电路中的不对称半桥隔离驱动的优点和应用第6张