具有寬占空因子范圍的隔離式MOSFET驅(qū)動器

如圖1，調(diào)制方法使人們有可能在很寬的占空因子范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)功率MOSFET 的隔離式柵極驅(qū)動電路。
　　圖1所示電路主要用途是用于驅(qū)動頻率范圍為 1 Hz 至 300 kHz、占空因子為 0 ~ 100%的功率 MOSFET。使用一個無鐵芯的印制電路板變壓器就可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。大多數(shù)功率電子電路的開關(guān)頻率都在數(shù)赫至幾百千赫的范圍內(nèi)。為了設(shè)計一個開關(guān)頻率低于300kHZ的無鐵芯隔離式變壓器的柵極驅(qū)動電路，你可以用一個低頻控制信號調(diào)制一個高頻載波。初級的能量可通過使用 3 MHz 高頻載波信號來傳送。柵極控制信號通過調(diào)制過程耦合到次級輸出端。二進(jìn)制計數(shù)器 IC3對時鐘振蕩器 IC2產(chǎn)生的 24MHz 信號進(jìn)行八分頻，獲得3MHz 信號。純/互補(bǔ)緩沖器 IC6產(chǎn)生兩個互補(bǔ)的3MHz信號，兩者間延遲很小?！芭c非”門 IC5實(shí)現(xiàn)調(diào)制過程。


圖2，頂部跡線為流經(jīng)變壓器次級的交流信號，底部跡線為低頻控制電壓。
　　本設(shè)計利用C3的電容值來獲得工作頻率下的最大阻抗。一個倍壓器(D1、D2、C4)提供柵極驅(qū)動電壓。本設(shè)計將一塊 555（IC7）用作一個施密特觸發(fā)器，因?yàn)?55的功耗小。D3 防止 C6 中儲存的能量泄放到R1中。正如你從圖2中看到的，當(dāng)控制電壓很高時，一個 3MHz 的交流信號出現(xiàn)在變壓器初級上，從而給電容器 C5 和貯能電容器 C6 充電。 IC7 的輸入端變?yōu)楦唠娖?，從而?MOSFET 導(dǎo)通。當(dāng)控制電壓變?yōu)榈碗娖綍r，變壓器初級上的電壓下降為零，IC7的輸入端變?yōu)榈碗娖剑琈OSFET 截止。圖2和圖3示出了控制電壓、變壓器次級電壓以及 MOSFET 柵極電壓。


圖3，頂部跡線為 MOSFET 的柵極驅(qū)動電壓；底部跡線為變壓器次級的交流信號。
圖4，在3MHz時變壓器輸入阻抗的峰值。
　　變壓器的尺寸和3MHz 載波頻率使次級、初級電壓具有很好的關(guān)系從而使柵級驅(qū)動電路的輸入功率減到最小程度。變壓器在電路板底部有一個圓形螺旋初級繞組。初級繞組為 20 匝 0.3mm 寬的導(dǎo)體。環(huán)形螺旋次級繞組在電路板的正面，為 15 匝 0.4mm 導(dǎo)體。兩個繞組的導(dǎo)體厚度均為 35μm，最外沿半徑為 25 mm。電路板厚度為 1.54 mm。圖 4 示出了在變壓器次級繞組終接 C3的情況下變壓器輸入阻抗的頻率圖。網(wǎng)絡(luò)分析儀顯示，最大阻抗出現(xiàn)在大約3MHz。圖5是一個工作原型的照片。
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