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  • 原创一种通用型的变压器隔离驱动模块
    原创一种通用型的变压器隔离驱动模块
  • 原创一种通用型的变压器隔离驱动模块
  •   发布日期: 2021-12-19  浏览次数: 1,590
    隔离驱动有多种实现方法,目前最实用的是变压器隔离方案。变压器隔离驱动唯一需要解决的是励磁电感复位问题,比较常见的是隔直电容解决方案,见下图。
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                       带隔直电容的变压器隔离驱动
      图1这种方案设计的很巧妙,电路器件少、驱动波形理想,开关应力小。但这种电路只在稳态下工作良好,一旦占空比大范围变动就会出现占空比丢失或开关误导通的问题。

    解决这一矛盾的方法就是既要满足不大于50%的占空比又要满足100%的占空比,如何实现?我用的方法是调制,用两个驱动信号一个为正常的PWM信号(0~100%)另一个为频率略高于PWM信号占空比固定为50%的信号,将这两个信号采用“与”的方式调制在一起。电路采用的是“正激拓扑”(无输出滤波电感),这种拓扑没办法实现零或者负电压所以驱动电路里用了两路,一路充电一路放电。见图2一种变压器隔离驱动

                 图2 一种变压器隔离驱动

    在这个电路中Kon和Koff信号都是占空比不大于50%叠加有PWM信号的调制波,由于电路有复位绕组励磁电流会自动复位,在输出端所接的MOS管栅极等效为一个电容,这个电容有解调的作用可以将PWM信号波从调制波里复原出来。见图3的仿真结果

                          图3 变压器格力驱动仿真波形

    见图3,PWM信号与K1信号相与调制出Kon和Koff信号,经过栅极电容的解调栅极驱动电压几乎被无损的还原回来。图2中的电阻R1是充电限流电阻其效果在图3的栅极驱动电压波形上升沿体现,电阻R2是放电限流电阻,这两个电阻直接影响开关速度及驱动波形。

    在图3中励磁电感电流在每个K1信号周期都能够自动的复位,从而解决了磁复位对电路的影响。

    这种驱动电路在设计上比正激变换器还要简单(没有滤波电感),其中K1信号的频率选取原则是其开关周期小于PWM或者PFM中的最小开关周期即可,但是会有信号延迟的概率所以K1频率越高越好这样输出驱动波形延迟概率就越小,后续将会有另一种K1信号发生方式不需要高的K1频率。

    在图3中PWM信号和K1信号属于异步信号换句话说就是两者没有什么关联,那么就会发生K1信号本该是高电平的时候实际却是低电平的情况结果是造成驱动波形的延后。解决方法是把异步换成同步,见图4

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    同步驱动波形

    2015-9-19 14:08 上传

                            图4 K信号同步驱动波形

    图4中的K11信号由PWM上升沿触发占空比为50%,此信号同PWM相与得到Kon信号。K22信号由PWM下降沿触发占空比为50%,此信号同/PWM信号相与得到Koff信号。采用同步的方式就解决了随机延迟问题,K信号的频率或大或小都没有问题只要不低于PWM的最大频率就可以。图4中的二极管D1的充电电流是很窄的一个小尖峰这是变压器次级电压通过限流电阻对栅极电容的充电波形,图中这个电流波形在每个PWM周期中只有一次,说明在Kon信号到来后栅极驱动电压瞬间就达到设定值并不受Kon信号的限制,而后面的Kon信号也没起到多大作用(如果栅极电压有下降趋势后级Kon信号可以维持这个电压不变)。


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