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現(xiàn)各大公司的MOSFET驅動器層出不窮,主要是針對小功率使用,使用有很多限制。在工業(yè)應用上,大批還是用傳統(tǒng)的驅動方式。但傳統(tǒng)驅動方式往往存在隱患。
比如橋式驅動,由于隔離電容的存在,帶來瞬態(tài)不好。由于隔離電容與驅動初級等效電感的時間常數(shù)很大,往往大于調整速度,很難保證動態(tài)調整時不引起諧振。這是電源在開關機及運行過程中的主要失效形式,卻一直得不到重視。往往造成開關管損壞卻始終查不到原因,大部分人把原因就歸于開關管質量不好。
橋式驅動往往用于移向控制,由于橋式驅動的固有缺陷,會在關閉時產(chǎn)生反向電平,情況嚴重時會產(chǎn)生直通。
現(xiàn)在國外廠商已經(jīng)出現(xiàn)了隔離驅動的集成化結構。但距工業(yè)化應用為時尚早。主要有如下限制:1.功率限制。2.電源限制。3.成本限制。4.復雜度限制。5.抗干擾限制
這里介紹的磁芯驅動器結構是針對傳統(tǒng)驅動結構的一個改進。適合于占空比不大于50%驅動的情況,原名叫阻斷驅動結構,原理結構如下:
原理很簡單,不用解釋就可以明白。只是在傳統(tǒng)驅動器上增加了一個二極管,利用磁芯伏秒自平衡特性,在保證原有正負驅動能力的基礎上,使輸出電壓可以超過電源電壓而已。
具體實現(xiàn)的一種:開關管為共漏結構。二極管可以是穩(wěn)壓管。為穩(wěn)壓管的原因是在某一窄脈沖情況下,漏感與輸出電容的諧振電流會反射回初級。傳統(tǒng)做法是在輸出端口對電源、地增加二極管泄放。實測此反射時間很短,穩(wěn)壓管可以滿足要求。
原理很簡單,不用解釋就可以明白。只是在傳統(tǒng)驅動器上增加了一個二極管,利用磁芯伏秒自平衡特性,在保證原有正負驅動能力的基礎上,使輸出電壓可以超過電源電壓而已。
具體實現(xiàn)的一種:開關管為共漏結構。二極管可以是穩(wěn)壓管。為穩(wěn)壓管的原因是在某一窄脈沖情況下,漏感與輸出電容的諧振電流會反射回初級。傳統(tǒng)做法是在輸出端口對電源、地增加二極管泄放。實測此反射時間很短,穩(wěn)壓管可以滿足要求。
幾種帶載工作波形:
上圖為正常的合理工作狀態(tài)。
上圖類似空載狀態(tài)波形,帶載時,Cgs小,或磁芯匝數(shù)少引起的,可以通過抑制反向電壓,增加驅動匝數(shù)對波形整形。
上圖相反,驅動變壓器漏感大,Cgs大。由于磁芯自平衡作用,最終產(chǎn)生了較大剩磁。此時主要從磁芯入手,增大磁芯,減小漏感及引線電感。如果還用鉗位的話,會帶來驅動電流的急劇升高,得不償失。如果實在無法改善,就要考慮使用其它專用大功率驅動器了。
上圖則是前面兩圖的綜合,同時磁芯材料也有問題。解決方法是先改進磁芯為主。
以上幾種波形即便是運行在不合理狀態(tài),影響僅限于驅動電流增大,而不會造成主功率管工作狀態(tài)的改變。
可見阻斷驅動結構像是驅動變壓器的測試設備,它的優(yōu)化就是驅動變壓器的優(yōu)化。
一種成品結構:
圖中附加的二極管是為大功率驅動時,使用輔助繞組鉗位反向電壓而準備的。
此結構適合集成化應用,對大批使用低成本,高可靠的工業(yè)級,軍用級,及民用中小功率及的用戶具有廣泛應用前景。
此驅動結構稱為阻斷驅動結構,專利號:200920292672.9