国产日韩欧美影院_日韩第一二三区色_国产手机精品在线_波多野结衣中文字幕四区_少妇爆乳精品无码av专区_欧美精品免费人爱视频在线观看_国产在线拍揄自揄拍无码视频_大香蕉在线观看视频_欧美五月六月丁香婷_国产+成+人+亚洲欧洲自

變頻電源的功率器件之功率 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路

功率 MOSFET是電壓型驅(qū)動(dòng)器件，沒(méi)有少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)，輸人阻抗高，因而開(kāi)關(guān)速度可以很高，驅(qū)動(dòng)功率小，電路簡(jiǎn)單。但功率MOSFET的極間電容較大，輸入電容Ciss、輸出電容Coss和反饋電容Crss與極間電容的關(guān)系可表述為:

功率 MOSFET的柵極輸入端相當(dāng)于一個(gè)容性網(wǎng)絡(luò)，它的工作速度與驅(qū)動(dòng)源內(nèi)阻抗有關(guān)。由于Ciss的存在，靜態(tài)時(shí)柵極驅(qū)動(dòng)電流幾乎為零，但在開(kāi)通和關(guān)斷動(dòng)態(tài)過(guò)程中，仍需要一定的驅(qū)動(dòng)電流。假定開(kāi)關(guān)管飽和導(dǎo)通需要的柵極電壓值為Ugs，開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通時(shí)間Ton包括開(kāi)通延遲時(shí)間 Td和上升時(shí)間 Tr兩部分。

開(kāi)關(guān)管關(guān)斷過(guò)程中，Ciss通過(guò)Roff放電，Coss由Rl充電，Coss較大，Uds(T)上升較慢，隨著Uds(T)的升高 Coss迅速減小至接近于零時(shí)，Uds(T)再迅速上升。根據(jù)以上對(duì)功率 MOSFET特性的分析，其驅(qū)動(dòng)通常要求:

(1)觸發(fā)脈沖要具有足夠快的上升和下降速度。

(2)開(kāi)通時(shí)以低電阻為柵極電容充電，關(guān)斷時(shí)為柵極提供低電阻放電回路，以提高功率MOSFET 的開(kāi)關(guān)速度。

(3)為了使功率 MOSFET可靠觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)脈沖電壓應(yīng)高于管子的開(kāi)啟電壓，為了防止誤導(dǎo)通，在其截止時(shí)應(yīng)提供負(fù)的柵源電壓。

(4)功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)時(shí)所需驅(qū)動(dòng)電流為柵極電容的充放電電流，功率管極間電容越大，所需電流越大，即帶負(fù)載能力越大。

下面幾種 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，并對(duì)其工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

(1)不隔離的互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)電路。

圖1-7(a)為常用的小功率驅(qū)動(dòng)電路，簡(jiǎn)單可靠成本低，適用于不要求隔離的小功率開(kāi)關(guān)設(shè)備。圖1-7(b)所示驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)速度很快，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，為防止兩個(gè)MOSFET管直通，通常串接一個(gè)0.5~1Ω小電阻用于限流，該電路適用于不要求隔離的中功率開(kāi)關(guān)設(shè)備。這兩種電路特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

功率 MOSFET屬于電壓型控制器件，只要柵極和源極之間施加的電壓超過(guò)其閥值電壓就會(huì)導(dǎo)通。由于MOSFET存在結(jié)電容，關(guān)斷時(shí)其漏源兩端電壓的突然上升將會(huì)通過(guò)結(jié)電容在柵源兩端產(chǎn)生干擾電壓。常用的互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)電路的關(guān)斷回路阻抗小，關(guān)斷速度較快，但它不能提供負(fù)壓，故抗干擾性較差。為了提高電路的抗干擾性，可在此種驅(qū)動(dòng)電路的基礎(chǔ)上增加一級(jí)有VT1、VT2、R組成的電路，產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓，電路原理圖如圖1-8所示：

當(dāng)VT1導(dǎo)通時(shí)，VI2關(guān)斷，兩個(gè)MOSFET中的上管的柵、源極放電，下管的柵、源極充電，即上管關(guān)斷，下管導(dǎo)通，則被驅(qū)動(dòng)的功率管關(guān)斷;反之 VT1關(guān)斷時(shí)，VT2導(dǎo)通，上管導(dǎo)通，下管關(guān)斷，使驅(qū)動(dòng)的管子導(dǎo)通。因?yàn)樯舷聝蓚€(gè)管子的柵、源極通過(guò)不同的回路充放電，包含有VT2的回路，由于VT2會(huì)不斷退出飽和直至關(guān)斷，所以對(duì)于 S1 而言導(dǎo)通比關(guān)斷要慢，對(duì)于S2而言導(dǎo)通比關(guān)斷要快，所以兩管發(fā)熱程度也不完全一樣，S1比S2發(fā)熱嚴(yán)重。

該驅(qū)動(dòng)電路的缺點(diǎn)是需要雙電源，且由于R的取值不能過(guò)大，否則會(huì)使VT1深度飽和，影響關(guān)斷速度，所以R上會(huì)有一定的損耗。

(2)隔離的驅(qū)動(dòng)電路。

1)正激式驅(qū)動(dòng)電路。電路原理如圖1-9(a)所示，N3為去磁繞組，S2為所驅(qū)動(dòng)的功率管。R2為防止功率管柵極、源極端電壓振蕩的一個(gè)阻尼電阻。因不要求漏感較小，且從速度方面考慮，一般R2較小，故在分析中忽略不計(jì)。

其等效電路圖如圖1-9(6)所示，二次側(cè)并聯(lián)一電阻R1，它作為正激變換器的假負(fù)載，用于消除關(guān)斷期間輸出電壓發(fā)生振蕩而誤導(dǎo)通。同時(shí)它述可以作為功率MOSFET關(guān)斷時(shí)的能量泄放回路。該驅(qū)動(dòng)電路的導(dǎo)通速度主要與被驅(qū)動(dòng)的S2柵極、源極等效輸人電容的大小、S1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的速度以及S1所能提供的電流大小有關(guān)。由仿真及分析可知，占空比D越小、R1越大、L越大，磁化電流越小，U1值越小，關(guān)斷速度越慢。該電路具有以下優(yōu)點(diǎn):

a)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，實(shí)現(xiàn)了隔離驅(qū)動(dòng)。

b)只儒單電源即可提供導(dǎo)通時(shí)的正、關(guān)斷時(shí)負(fù)壓。

c)占空比固定時(shí)，通過(guò)合理的參數(shù)設(shè)計(jì)，此驅(qū)動(dòng)電路也具有較快的開(kāi)關(guān)速度。該電路存在的缺點(diǎn):一是由于隔離變壓器二次側(cè)需要一個(gè)假負(fù)載防振蕩，故電路損耗較大;二是當(dāng)占空比變化時(shí)關(guān)斷速度變化較大。脈寬較窄時(shí)，由于是儲(chǔ)存的能量減少導(dǎo)致MOSFET柵極的關(guān)斷速度變慢。

2)有隔離變壓器的互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)電路。如圖1-10所示VT1、VT2為互補(bǔ)工作，電容C起隔離直流的作用，T1為高頻、高磁率的磁環(huán)或磁罐。

導(dǎo)通時(shí)隔離變壓器上的電壓為(1-D)Ui、關(guān)斷時(shí)為DUi，若主功率管S可靠導(dǎo)通電壓為12V，而隔離變壓器一、二次側(cè)匝比N1/N2,為12/[(1-D)Ui]。為保證導(dǎo)通期間G、S間的電壓穩(wěn)定，C值可稍取大些。該電路具有以下優(yōu)點(diǎn):

a)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，具有電氣隔離作用。當(dāng)脈寬變化時(shí)，驅(qū)動(dòng)的關(guān)斷能力不會(huì)隨著變化；

b)該電路只需一個(gè)電源，即為單電源工作。直電容C的作用可以在關(guān)斷所驅(qū)動(dòng)的管子時(shí)提供一個(gè)負(fù)壓，從而加速了功率管的關(guān)斷，且有較高的抗干擾能力。

但該電路存在的一個(gè)較大缺點(diǎn)是輸出電壓的幅值會(huì)隨著占空比的變化而變化。當(dāng)D較小時(shí)負(fù)向電壓小，該電路的抗干擾性變差，且正向電壓較高，應(yīng)該注意使其幅值不超過(guò)MOSEET柵極的允許電壓。當(dāng)D大于0.5時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓正向電壓小于其負(fù)向電壓，此時(shí)應(yīng)該注意使其負(fù)電壓值不超過(guò)MOAFET柵極允許電壓。所以該電路比較適用于占空比固定或占空比變化范圍不大以及占空比小于0.5的場(chǎng)合。

3)集成芯片 UC3724/3725 構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路。電路構(gòu)成如圖 1-11所示。其中 UC3724 用來(lái)產(chǎn)生高頻載波信號(hào)，載波頻率由電容CT和電阻RT決定。一般載波頻率小于600kHz，4腳和6腳兩端產(chǎn)生高頻調(diào)制波，經(jīng)高頻小磁環(huán)變壓器隔離后送到UC3725 芯片7、8兩腳，經(jīng)UC3725 進(jìn)行調(diào)制后得到驅(qū)動(dòng)信號(hào)，UC3725內(nèi)部有一肖特基整流橋同時(shí)將7、8腳的高頻調(diào)制波整流成一直流電壓供驅(qū)動(dòng)所需功率。一般來(lái)說(shuō)載波頻率越高驅(qū)動(dòng)延時(shí)越小，但太高抗干擾變差;隔離變壓器磁化電感越大磁化電流越小，UC3724發(fā)熱越少，但太大使匝數(shù)增多導(dǎo)致寄生參數(shù)影響變大，同樣會(huì)使抗干擾能力降低。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出:對(duì)于開(kāi)關(guān)頻率小于100kHz的信號(hào)，一般取(400~500)kHz載波頻率較好，變壓器選用較高磁導(dǎo)如5K、7K等高頻環(huán)形磁芯，其一次側(cè)磁化電感小于約1mH左右為好。這種驅(qū)動(dòng)電路僅適合于信號(hào)頻率小于100kHz的場(chǎng)合，因信號(hào)頻率相對(duì)載波頻率太高的話，相對(duì)延時(shí)太多，且所需驅(qū)動(dòng)功率增大，UC3724和UC3725芯片發(fā)熱溫升較高，故100kHz以上開(kāi)關(guān)頻率僅對(duì)較小極電容的MOSFET才可以。對(duì)于功率為IkVA左右開(kāi)關(guān)頻率小于100kHz的場(chǎng)合，它是一種良好的驅(qū)動(dòng)電路。該電路具有以下特點(diǎn):單電源工作，控制信號(hào)與驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)隔離，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單尺寸較小，尤其適用于占空比變化不確定或信號(hào)頻率也變化的場(chǎng)合。