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半桥配置隔离端的供电选项和基本设计制约因素

上网日期: 2014年09月01日 ?? 作者: Ryan Schnell ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:栅极驱动器? 半桥配置? 拓扑结构?

半桥配置的高端栅极供电起初似乎是一项棘手的任务,因为大部分系统都有较高的电平转换和驱动强度要求。本文论述让设计人员能够实现这一目标的可行解决方案。

简介

半桥拓扑广泛用于电源转换器电机驱动器中。这在很大程度上是因为半桥可通过总线电压,为脉宽调制(PWM)信号提供高效同步控制。然而,在控制器和功率器件之间通常需要使用栅极驱动器,以获得更短的开关时间并出于安全性和/或功能性目的提供隔离。对于总线电压高于功率

开关的栅极到源极电压最大限值的系统,必须采用不同于系统总线的电压驱动栅极。

半桥配置隔离端的供电选项和基本设计制约因素(电子工程专辑)
图1.半桥框图

本文讨论多种栅极驱动供电选项和基本设计制约因素,以及设计时的权衡取舍,帮助设计人员选择适当的拓扑。这些选项包括采用隔离式栅极驱动变压器、利用隔离式DC-DC馈送栅极驱动器为光电二极管或数字隔离器供电、自举配置,以及内置DC-DC电压源的隔离式栅极驱动器。对于功率较高的系统而言,功率开关器件占了BOM成本的很大一部分,且N型器件的导通电阻一般比尺寸和成本都相同的P型器件更低1。此外,若在半桥配置的单个引脚上使用两个相同的开关,则围绕时序要求而展开的设计(比如非交叠和死区时间)便可得到简化。由于这些原因,半桥配置通常由两个N型器件组成,这两个器件可以是NPNBJT、NMOS器件或N型IGBT。为简便起见,本文中的半桥配置采用两个NMOS器件,每引脚使用一个器件;这一概念同样适用于IGBT。为了使用BJT器件,设计时必须考虑到恒定的基极电流。

下一页:基本栅极驱动要求


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