根據上一章可以知道,GS66502B的最佳驅動電壓為6V。由于之前做過MOSFET的逆變器,采用IR2110的驅動芯片的自舉驅動電路。
經典自舉驅動
IR2110驅動全橋電路采用自舉式驅動原理如下,圖中C10和D3分別為自舉電容和自舉二極管,C4為VCC的濾波電容。假定在HO輸出高電平時C10已經沖到足夠的電壓。當HO輸出為高電平時,VM1開通,VM2關斷,電容儲存的能量通過VM1,S1的柵極和源極形成的回路放電,這是C10相當于一個電源,使S1導通。由于Ho和Lo是一對互補輸入信號,此時LO為低電平,VM3關斷,VM4開通,這是聚集在S2柵極與源極之間的電荷通過VM4迅速放電使S2關斷。
當HO輸出為低電平時,VM1關斷,VM2導通,這時聚集在s1柵極和源極之間的電荷通過,VM2迅速放電使S1關斷。LO為高電平,VM3導通,VM4關斷使Vcc經過VM3,S2個柵極和源極形成回路,使S2開通,同時VC經自舉二級管D3,自舉電容C10,S2形成回路,對C10進行充電,迅速為C10補充能量,如此反復循環(huán)。
自舉驅動的弊端
自舉驅動是通過電容和二極管將驅動電壓抬升,來驅動S極(源極電壓)不為0的開關管,也可以是MOSFET管進行高端驅動/懸浮電壓驅動。因為電容需要通過另一個開關管進行放電,自舉驅動電路只適應于互補開通的橋式電路。因為課題需要以后可能要對調制策略進行研究,故自舉驅動電路不適合。后來查資料發(fā)現,由于IR2110是為MOSFET驅動的,在驅動電壓,開關速度等方面都不符合GaN。
GaN驅動芯片
在網上查閱資料,發(fā)現有專門為GaN驅動的芯片。其中主要有兩個注意的點。
1.隔不隔離
如果隔離輸入信號可直接驅動
如果不隔離需要單獨加上隔離芯片
注:隔離前后的電源和地是絕對不可以相連的,因此驅動電路通常在采用一個輸入,通過一個隔離的直流電源模塊將電壓進行隔離用于隔離后的供電。此應用還有一個好處就是利用隔離的直流電源模塊可以將電壓隔離的同時也可以將電壓進行轉換成,隔離后的電壓。比如隔離前的電壓用于芯片供電15V,GaN的驅動電壓為6V,因此隔離后的電壓為6V,此時就需要一個15V轉6V的直流電壓模塊。
2.單端驅動/雙端驅動
單端驅動分為低端驅動和高端驅動。
雙端驅動有也分為雙端單獨驅動和橋式驅動。
橋式驅動就類似于IR2110.
雙端單獨驅動可以看成是兩個高端驅動,兩個驅動獨立工作,都可以驅動低端,也都可以驅動高端,自由度比較高。芯科科技的SI8273
舉例GaN驅動芯片:
1.TI的LM5114 不隔離的低端驅動芯片
LM5113 不隔離橋式驅動
2.雙端獨立隔離驅動
驅動電路的設計
最終的驅動板主要有三個部分:
1. 3.3V轉5V的電平轉換電路
2. 金升陽的電壓轉換電路 F-XT-1WR2
3.芯科科技的隔離驅動芯片Si8273
參考資料:
1.氮化鎵功率器件驅動特性的研究:劉武揚
2.GaN systems提供的PPT
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