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Buck電源中絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)方法

發(fā)布時(shí)間:2012-01-19

中心議題:
  • Buck電源中絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)方法
解決方案:
  • 電平轉(zhuǎn)換直接驅(qū)動(dòng)
  • 光電耦合器隔離驅(qū)動(dòng)

1 引言

圖一所示的單管降壓電源,拓?fù)浜芎?jiǎn)單,但由于MOSFET的源極電位不固定,驅(qū)動(dòng)不是很容易。本文就斬波電源的不同驅(qū)動(dòng)方式,分別就其電路的復(fù)雜性、驅(qū)動(dòng)脈沖質(zhì)量、價(jià)格成本以及工作頻率的適應(yīng)性等方面進(jìn)行了分析和比較。

2 各種驅(qū)動(dòng)電路分析

2.1 電平轉(zhuǎn)換直接驅(qū)動(dòng)

當(dāng)主電路的供電電壓不太高時(shí),可插入圖二所示的電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是成本較低,缺點(diǎn)一是當(dāng)輸入電壓Vin較高時(shí)不易處理好;二是電平移動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分需要電荷泵供電,因此電路比較繁復(fù)。

2.2 光電耦合器隔離驅(qū)動(dòng)


這是一種常用的方法,如圖三所示,優(yōu)點(diǎn)是電路比較成熟,但光耦次級(jí)需要隔離電源,由于光耦的速度不是很快,工作頻率不能太高,并可能降低電源的瞬態(tài)響應(yīng)速度。

2.3 變換MOSFET的位置,直接驅(qū)動(dòng)。
如圖四所示,將MOS管移到供電電源的負(fù)端,就可用IC輸出的信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)成本低,缺點(diǎn)一是輸出地懸浮,抗干擾性差;二是不能直接引進(jìn)反饋,需要再加光耦隔離傳送。
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2.4 變壓器直接隔離驅(qū)動(dòng)
圖5所示這種直接驅(qū)動(dòng)方法的突出優(yōu)點(diǎn)是成本最低,但由于變壓器只能傳遞交流信號(hào),因此輸出的正負(fù)脈沖幅值隨占空比而變,只適用于占空比在0.5左右、而且變化不大的情況。同時(shí)由于變壓器的負(fù)載是MOS管的輸入電容,驅(qū)動(dòng)脈沖的前后沿一般不會(huì)很理想。

2.5 有源變壓器驅(qū)動(dòng)
用變壓器傳送信號(hào),次級(jí)另加隔離電源和放大電路,如圖6所示。因?yàn)樽儔浩髦粋魉托盘?hào),因此響應(yīng)比較快,工作頻率可以很高,次級(jí)有源,可以輸出比較陡峭的脈沖信號(hào)。缺點(diǎn)是要有一路隔離的電源供給。

2.6 采用新型隔離驅(qū)動(dòng)組件直接驅(qū)動(dòng)


圖7示出的是采用TX_CMB3型驅(qū)動(dòng)模塊的斬波電路,該驅(qū)動(dòng)組件是北京落木源公司(www.pwrdriver.com)新開(kāi)發(fā)出的單管隔離驅(qū)動(dòng)器。該款驅(qū)動(dòng)器使用變壓器隔離,采用分時(shí)技術(shù),在輸入信號(hào)的上升和下降沿傳遞PWM的信號(hào),在平頂階段傳遞能量,因而能夠輸出陡峭的驅(qū)動(dòng)脈沖。這種驅(qū)動(dòng)方法的優(yōu)點(diǎn)是使用方便(在MOSFET功率不大時(shí),只要如圖7連接就可以了),驅(qū)動(dòng)脈沖質(zhì)量好,工作頻率高,體積較小,輸入電壓最高可達(dá)1000V,價(jià)格也比較便宜。缺點(diǎn)是工作頻率低時(shí)要求的變壓器體積比較大,同時(shí)成本稍高些,但考慮到簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)、并降低了裝配成本,總成本可能還要低些。

3 結(jié)語(yǔ)


表格1總結(jié)了上面的分析,可以看出,在大多數(shù)情況下,采用TX_CMB3專用斬波隔離驅(qū)動(dòng)器是較佳的選擇。
表1:各種驅(qū)動(dòng)方式的比較
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