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一種高可靠、低成本、沒有電容隔離的隔離磁芯驅動器結構

我發過帖子卻沒有看到,這次再發。

現各大公司的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。在工業應用上,大批還是用傳統的驅動方式。但傳統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,帶來瞬態不好。由于隔離電容與驅動初級等效電感的時間常數很大,往往大于調整速度,很難保證動態調整時不引起諧振。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,會在關閉時產生反向電平,情況嚴重時會產生直通。

現在國外廠商已經出現了隔離驅動的集成化結構。但距工業化應用為時尚早。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。

具體實現的一種:開關管為共漏結構。二極管可以是穩壓管。為穩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。

具體實現的一種:開關管為共漏結構。二極管可以是穩壓管。為穩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。

 

上圖類似空載狀態波形,帶載時,Cgs小,或磁芯匝數少引起的,可以通過抑制反向電壓,增加驅動匝數對波形整形。

 

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,影響僅限于驅動電流增大,而不會造成主功率管工作狀態的改變。

可見阻斷驅動結構像是驅動變壓器的測試設備,它的優化就是驅動變壓器的優化。

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

 

 

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lesonlee
LV.5
2
2010-11-27 06:59
歡迎拍磚。
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