MOS管驅(qū)動(dòng)變壓器隔離電路分析和應(yīng)用

1、MOS管驅(qū)動(dòng)變壓器隔離電路分析和應(yīng)用 今天在研究全橋電路，資料和書上談到的，大多數(shù)基于理想的驅(qū)動(dòng)器（立即充電完成）。這里一篇幅把MOS管驅(qū)動(dòng)的來龍去脈搞搞清楚。預(yù)計(jì)要分幾個(gè)篇幅：1.MOS管驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)和時(shí)間功耗計(jì)算2.MOS管驅(qū)動(dòng)直連驅(qū)動(dòng)電路分析和應(yīng)用3.MOS管驅(qū)動(dòng)變壓器隔離電路分析和應(yīng)用4.MOS管網(wǎng)上搜集到的電路學(xué)習(xí)和分析今天主要分析MOS管驅(qū)動(dòng)變壓器隔離電路分析和應(yīng)用和MOS管驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)和時(shí)間功耗計(jì)算。參考材料：Design And Application Guide For High Speed MOSFET Gate Drive Circuits是一份很好的材料MOSFET 驅(qū)動(dòng)器與M

2、OSFET 的匹配設(shè)計(jì)也可以借鑒。首先談一下變壓器隔離的MOS管驅(qū)動(dòng)器：如果驅(qū)動(dòng)高壓MOS管，我們需要采用變壓器驅(qū)動(dòng)的方式和集成的高邊開關(guān)。這兩個(gè)解決方案都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，適合不同的應(yīng)用。集成高邊驅(qū)動(dòng)器方案很方便，優(yōu)點(diǎn)是電路板面積較小，缺點(diǎn)是有很大的導(dǎo)通和關(guān)斷延遲。變壓器耦合解決方案的優(yōu)點(diǎn)是延遲非常低，可以在很高的壓差下工作。常它需要更多，缺點(diǎn)是需要很多的元件并且對(duì)變壓器的運(yùn)行有比較深入的認(rèn)識(shí)。變壓器常見問題和與MOS管驅(qū)動(dòng)相關(guān)的問題：變壓器有兩個(gè)繞組，初級(jí)繞組和次級(jí)繞組實(shí)現(xiàn)了隔離，初級(jí)和次級(jí)的匝數(shù)比變化實(shí)現(xiàn)了電壓縮放，對(duì)于我們的設(shè)計(jì)一般不太需要調(diào)整電壓，隔離卻是我們最注重的。 理想情況下

3、，變壓器是不儲(chǔ)存能量的（反激“變壓器”其實(shí)是耦合電感）。不過實(shí)際上變壓器還是儲(chǔ)存了少量能量在線圈和磁芯的氣隙形成的磁場(chǎng)區(qū)域，這種能量表現(xiàn)為漏感和磁化電感。對(duì)于功率變壓器來說，減少漏感可以減少能量損耗，以提高效率。MOS管驅(qū)動(dòng)器變壓器的平均功率很小，但是在開通和關(guān)閉的時(shí)候傳遞了很高的電流，為了減少延遲保持漏感較低仍然是必須的。 法拉第定律規(guī)定，變壓器繞組的平均功率必須為零。即使是很小的直流分量可能會(huì)剩磁，最終導(dǎo)致磁芯飽和。這條規(guī)則對(duì)于單端信號(hào)控制的變壓器耦合電路的設(shè)計(jì)有著重大影響。磁芯飽和限制了我們繞組的伏秒數(shù)。我們?cè)O(shè)計(jì)變壓器必須考慮最壞情況和瞬時(shí)的最大的伏秒數(shù)。（在運(yùn)行狀態(tài)下，最壞情況和瞬時(shí)的

4、，最大占空比和最大電壓輸入同時(shí)發(fā)生的情況），唯一我們確定的是變壓器有一個(gè)穩(wěn)定的電源電壓。對(duì)于單端應(yīng)用的功率變壓器來說，很大一部分開關(guān)周期需要保留來保證磁芯的正確復(fù)位（正激變換器）。復(fù)位時(shí)間大小限制電路運(yùn)行的占空比。不過由于采用交流耦合實(shí)現(xiàn)了雙向磁化，即使對(duì)于單端MOS管驅(qū)動(dòng)變壓器也不是問題。單端變壓器耦合MOS管驅(qū)動(dòng)電路隔直電容必須在源邊電路，起到的作用是提供重啟電壓，如果沒有該電容，變壓器的磁化電壓和占空比相關(guān)，變壓器磁性可能飽和。雙端變壓器耦合MOS管驅(qū)動(dòng)電路今天在研究全橋電路，資料和書上談到的，大多數(shù)基于理想的驅(qū)動(dòng)器（立即充電完成）。這里花一些篇幅把MOS管驅(qū)動(dòng)的來龍去脈搞搞清楚。預(yù)計(jì)要

5、分幾個(gè)篇幅：1.MOS管驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)和時(shí)間功耗計(jì)算2.MOS管驅(qū)動(dòng)直連驅(qū)動(dòng)電路分析和應(yīng)用3.MOS管驅(qū)動(dòng)變壓器隔離電路分析和應(yīng)用4.MOS管網(wǎng)上搜集到的電路學(xué)習(xí)和分析今天主要分析MOS管驅(qū)動(dòng)變壓器隔離電路分析和應(yīng)用和MOS管驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)和時(shí)間功耗計(jì)算。參考材料：Design And Application Guide For High Speed MOSFET Gate Drive Circuits是一份很好的材料MOSFET 驅(qū)動(dòng)器與MOSFET 的匹配設(shè)計(jì)也可以借鑒。首先談一下變壓器隔離的MOS管驅(qū)動(dòng)器：如果驅(qū)動(dòng)高壓MOS管，我們需要采用變壓器驅(qū)動(dòng)的方式和集成的高邊開關(guān)。這兩個(gè)解決方案都有自己的優(yōu)

6、點(diǎn)和缺點(diǎn)，適合不同的應(yīng)用。集成高邊驅(qū)動(dòng)器方案很方便，優(yōu)點(diǎn)是電路板面積較小，缺點(diǎn)是有很大的導(dǎo)通和關(guān)斷延遲。變壓器耦合解決方案的優(yōu)點(diǎn)是延遲非常低，可以在很高的壓差下工作。常它需要更多，缺點(diǎn)是需要很多的元件并且對(duì)變壓器的運(yùn)行有比較深入的認(rèn)識(shí)。變壓器常見問題和與MOS管驅(qū)動(dòng)相關(guān)的問題：變壓器有兩個(gè)繞組，初級(jí)繞組和次級(jí)繞組實(shí)現(xiàn)了隔離，初級(jí)和次級(jí)的匝數(shù)比變化實(shí)現(xiàn)了電壓縮放，對(duì)于我們的設(shè)計(jì)一般不太需要調(diào)整電壓，隔離卻是我們最注重的。 理想情況下，變壓器是不儲(chǔ)存能量的（反激“變壓器”其實(shí)是耦合電感）。不過實(shí)際上變壓器還是儲(chǔ)存了少量能量在線圈和磁芯的氣隙形成的磁場(chǎng)區(qū)域，這種能量表現(xiàn)為漏感和磁化電感。對(duì)于功率變壓

7、器來說，減少漏感可以減少能量損耗，以提高效率。MOS管驅(qū)動(dòng)器變壓器的平均功率很小，但是在開通和關(guān)閉的時(shí)候傳遞了很高的電流，為了減少延遲保持漏感較低仍然是必須的。 法拉第定律規(guī)定，變壓器繞組的平均功率必須為零。即使是很小的直流分量可能會(huì)剩磁，最終導(dǎo)致磁芯飽和。這條規(guī)則對(duì)于單端信號(hào)控制的變壓器耦合電路的設(shè)計(jì)有著重大影響。磁芯飽和限制了我們繞組的伏秒數(shù)。我們?cè)O(shè)計(jì)變壓器必須考慮最壞情況和瞬時(shí)的最大的伏秒數(shù)。（在運(yùn)行狀態(tài)下，最壞情況和瞬時(shí)的，最大占空比和最大電壓輸入同時(shí)發(fā)生的情況），唯一我們確定的是變壓器有一個(gè)穩(wěn)定的電源電壓。對(duì)于單端應(yīng)用的功率變壓器來說，很大一部分開關(guān)周期需要保留來保證磁芯的正確復(fù)位（正激變換器）。復(fù)位時(shí)間大小限制電路運(yùn)行的占空比。不過由于采用交流耦合實(shí)現(xiàn)了雙向