基于UC372425的功率MOSFET驱动电路的设计和研究Word文档下载推荐.docx

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个零电流检测比较器等构成。

工　作时，由外接电容ｃ及电阻Ｒ和　，　

单稳态触发器设置工作频率。

低　

功率及功率传动方面得到广泛应　

低压锁存功能　

用。

而一个驱动电路的好坏直接影　响功率变换器的工作可靠性和电气　

能通过变压器传递直流信号　载波频率可达６０Ｈ　０ｋｚ

压锁存电路在输入低于９时禁止　伏

输出，这确保在启动和断电时工　．．性能。

本文介绍的ｕ３２／ｃ７５２１２工作原理　ｃ７４ｕ３２　Ｕ３２为８Ｃ７４脚双列直插式封装　作正常。

当两个图腾柱输出驱动　是美国ＢＩＲＤ公司新近生产的一　ＮＴＯＥ形式，其内部原理框图如图１所　器一路输出为高电平，另一路输　种功率ＭＳＥＯＦＴ专用驱动芯片。

该　出为低电平时，电源电压加在脉　示。

　芯片组通过脉冲变压器和少量的外　它主要由带低压锁存的偏压发　冲变压器原边，能量传递至副　围元件，可实现简单高效的带有电　气隔离的ＭＳＥＯＦＴ驱动电路。

该集　成驱动电路和分立元件构成的驱动ｖｃｃ　

电路相比具有以下特点：

①开关延　时短，开关速度快，驱动电流大②　

ｌ　Ｉｆｆｒ　ｌ

电路集成度高，电路外围器件少③　ｔ＿　ｊ　ｔ＿Ｉ　量　ｉ　；

《ｌ　龟　；

ｌ●ｌ　ｌ无需＃Ｊ离的驱动电源，高性　ｌ－ｍ隔

Ｌｌ　重　ｆ

，零ｔ　、　ｆ哇　，！

Ｉ

能、高压绝缘、工作可靠。

④具　

有低压锁存，驱动电压箝位和过流　保护功能。

⑤可工作在任意占空比　…　

下。

因此，它是目前较理想的一种　隔离驱动电路。

　ｃ　

２Ｕ３２／Ｃ７５介　　Ｃ７４Ｕ３２简

２１Ｃ７４主要特点和工作原理　．　Ｕ３２２１１主要特点　．．

２４集成电路应用２０年１月０２０　

ＰＩＨ　

图１ＵＣ７４内部原理框图　Ｇ　３２加　ＧｄＰｆｎｗ　

边，原边电流为负羹咱溯

ｌ　

磁化电流之和。

当单稳脉冲结束，　

两脚的高频调制波整流，作为　即转入变压器的复位时间。

一反极　Ｕ３２芯片电源ＶｃＭＳＥ　Ｃ７５ｃ和ＯＦＴ性的二分之一电源电压加在变压器　驱动所需的功率。

若该电源电　的原边，此时无负载电流，原边仅　有磁化电流。

因此，变压器磁化电　流的下降速度为上升速度的一半，　压低于１Ｖ低压锁存电路封锁　２，输出，从而保证ＭＳＥ驱动有　ＯＦＴ

足够的电平，并且输出１Ｖ位　５钳

需要２的单稳脉宽时间来使铁芯　倍复位。

当输入信号电平转换时，原　

电平。

Ｕ３２Ｃ７５的输入信号由差　

圈４　

芯片组Ｕ７４３２Ｃ３２／７５构成的驱动电路　

分滞环比较器解调，即从载波信号　１先的振荡周期终止，开始新的振荡　中分离　出控制信息，作为功率　３．驱动信号的调制和解调　Ｕ３２Ｃ７４为隔离驱动传递器，　周期。

只有当零电流检测比较器睑　ＭＳＥｆ极提供浮动的驱动信号参　ＯＦＴ￣用来产生高频载波信号，根据　测到磁化电流降为零，才会触发单　考。

由于整流桥的压降为２　ｕ，脉　Ｃ７４的７脚输入的ＴＬ电平高低　Ｔ稳触发器，开始另一个振荡周剃。

冲变压器的副边电压为Ｖｃ２　　Ｕ３２　ｃ＋Ｕ。

不同，该芯片的４脚和６脚可生成　因此，变压器铁芯不可能饱和。

　比较器的滞环设为２ｅ。

当副边电　Ｖｔ不同的载波信号。

载波周期由一个　

２２Ｕ３２的主要特点和工　．　Ｃ７５

作原理　

２２１主要特点　．．通过隔离层接收能量和信号　

压低于一ｃＶｃ时，ＭＳＥ关断；

高　ＯＦＴ于Ｖｃ时，ＭＳＥｃＯＦＴ导通，如图３　

所示。

单稳脉冲宽度和变压器铁芯的复位　时间决定。

单稳脉冲宽度Ｔｗ占载　ｐ

波周期的１３／，可由定时电阻艮和　电容Ｃ决定即ＴｗＯ５　Ｃ＋５ｎ　　ｐ＝．１　１０ｓ

——

３Ｃ７４Ｕ３２的典型应用　　Ｕ３２／Ｃ７５

＋Ｖｃ　ｃ

～１Ｖ的高电平驱动　９５

低压锁存　可预置过流关断和自启动　

（）１，载波周期为：

Ｔ３ｐ＝Ｔｗ一　（）２。

最小的开关周期为单稳脉　

ＯＶ　

宽的４倍以保证铁芯复位，从而限　

．

输出使能功能　

Ｖｃ　ｃ

制了最大载波频率为６０ｌ，最高　０１ｚｄ

２２２工作原理　．．Ｕ３２为８Ｃ７５脚双列直插式封装　

形式，其内部原理框图如图２所　示。

它内部主要由肖特基整流桥、　

。

ｕ

－—］　

图３Ｕ３２输入输出波形　　Ｃ７５

开关频率为４０ｔ。

提高载波频率　５１ｚｄ

可以减小变压器的体积和重量。

尽　

管载波频率的高低限制了最大开关　频率，但对输出的时滞影响不大。

图４为芯片组Ｕ３２／Ｃ７５　Ｕ３２为隔离驱动器，用于对驱动　Ｃ７４Ｕ３２，Ｃ７５

内部参考、低压锁存、差分滞环比　

信号的解调和功率放大作用。

它通　

过对隔离变压器传来的调制信号进　

行整流，Ｃ滤波，不仅为Ｕ３２　经２Ｃ７５

自身提供能量，而且能提供驱动　ＭＳＥ所需尖峰电流，输出驱动能　ＯＦＴ提供大约２Ａ的峰值电流。

Ｒ为阻尼　电阻，用来减小变压器振荡，防止　

Ｕ３２内部滞环比较器误触发。

另　Ｃ７５

外驱动电源并联的旁路电容Ｃ，不　ｎ

仅能滤除输出端高频脉冲干扰，也　

能给负载提供瞬时电流，加快　

｜ＳＥＮＳＥ　１ｈｎｉ＝　ｌｇ　

ＭＳＥＯＦＴ的开关速度。

图２Ｕ３２　Ｃ７５内部原理框图　

３２过流保护　．

为使功率管可靠工作，驱动电　

较器、大电流图腾柱驱动器，电流　检测比较器和输入使能等构成。

工　

作时，肖特基整流桥同时将７　、８

脉冲变压器和一些无源器件构成的　单电源集成驱动电路。

其工作原理　

如下：

集成电路应甩２璺争　，口２ｚ，ｏｑ　２５　

Ｉ　Ｉ

蠡　

ｉ　蠢　ｎ　

ＭＳＥ。

关断时间ｔｆ由Ｒ、Ｃ　ＯＦＴ０ｆⅢ。

决定，ｔｆ．８　ｆＣｆ（）　。

ｆ２Ｒｆ×

　ｆＳ。

　ｉ００

形铁氧体磁芯，Ｓ＝０．１　　　，　ＣＩ　２ｌｌ

将表１关参数代入（）（）相３和４式计　

Ａ＝　０ｎ／　Ｌ１０ＨＮ。

根据实际值计　６算，Ｎ１．，Ｎ１＝２４取＝３匝。

△Ｂ０＝．　０４　　Ｔ，说明选择满足要求。

７　

算可得Ｑ＝Ａ×

０４ｕｓＯ４Ｃ　一１．　　＝．ｎ，

ＰＴＶ＝０．４ｎＣ×

１２Ｖ×

ｉＯＯｋＨｚ０．　　

它可以保证在连续的故障负载状态　

４ｗ８。

忽略变压器和线路损耗。

则　Ｐ＞Ｐ＋’所以Ｕ３２传递的功　ｉｎＰ　Ｃ７４

率满足ＭＳＥＯＦＴ所需的驱动功率要　

５实验结果　

为了检验该驱动电路的性　能，本文按照上述设计的电路　

盯和参数对驱动电路进行了测试，　

求。

由此可知本文设计的驱动电　路及相关参数的选择正确、可　

行。

从波形图和表ｉ也可以看出，　

表１　

并应用于ＭＳＥＯＦＴ构成的半桥驱　动电路中。

驱动指标：

２　ｍＷ　０　０下，ＭＳＥＯＦＴ结温在允许范围内。

　Ｒ　和Ｃ　组成的滤波器用于滤除电　路在开启时由寄生电容充电引起的　平均驱动功率；

ｉ０ＨＺ开关频　　ｋ　０率；

ｉ　的电气隔离；

电源电压　　ＶＫ为ｉＶ；

驱动正电压为ｉ　　５　Ｖ。

本　２

ｔ　ｔｌ。

Ｉ　ＩＯ　　　　ｔ　ｉｌ　ｔｉ　

０４ｓ．ｓ．ｓ０７　　．　０６　７　．ｕｌｕｕｌｕｌ４ｈ０　

电流尖峰，以避免误保护。

４驱动电路的主要参数选择　和计算　

选择时应保证：

载波频率足　

输入为具有ＴＬ电平的脉冲波形，Ｔ　实验中取栅极电阻Ｒｇ为ｉ　０Ｑ，被　输出为能满足ＭＳＥＯＦＴ工作的具有　驱动的功率管采用Ｎ沟道增强型功　正电压１Ｖ满足驱动功率要求的　２且率ＭＳＥＯＦＴ模块ＩＦ４Ｎ０ＸＮ８５。

定义　驱动波形。

ｔ开通延迟时间，对应ｕ开始上　　　升到１％的ｕ０　ｔ开通上升时间，　　

；

ｔⅢ　

ｇｓ

６结束语　

本文利用集成芯片组Ｕ３７／Ｃ２４　３２７５设计的功率ＭＳＥＯＦＴ驱动电　

够大，以减小脉冲变压器的体　积；

单稳脉宽设计为ｉ３载波频　／率；

开关频率为ｉＯＨ；

电源电　Ｏｋｚ

压为１　　　Ｖ。

５（）１选取６０Ｈ０ｋｚ载波频率，　

对应１％的ｕ０　到９％的Ｕ０

关断延迟时间，对应ｕ开始下降　

到９％的ｕ０　

ｔ　关断下降时间，　

路，克服了隔离脉冲变压器去磁时　间的影响，可工作在任意占空比　下，且不受固有隔离电压的限制，　实用性强。

电路采用无源驱动形　式，所用元件少，电路结构简单，　成本低，易实现。

该驱动电路也可　应用于其他功率ＭＳＥ器件构成的　ＯＦＴ变流系统或ＩＢＧＴ功率变换器中。

对应９％的ｕ０　到１％的Ｕｓｉ为　０ｇ　：

驱动峰值电流。

驱动电路的实验　

波形和波形的相关参数如图６和表　

则单稳脉宽Ｔｗ１３×

５０５６ｓｐ＝／０＝５ｎ　

（２）选取　Ｒ＝Ｋ，由（）可　输Ｖｉ　２１式入５ｄ／　计算Ｃ＝（５—５）　Ｔ５６１０／

’　原】电胤５ｍ／Ｖ丑０Ａｄ１　

０．５１×

２＝０Ｐ　３９Ｆ

（）３选取３ｍ０Ａ磁　Ｖ—２／ｖ　Ｂ０ｄ　Ａ　Ｖｉ

参考文献：

［］ｏｎＡ０Ｃｎｒ“ｎｑｅ１Ｊｈ　．’ｏｎ，Ｕｉｕ　

Ｃｈｉ　Ｐｒｐａｉ　Ｓｉｐｌｆｉｓｓａｔｄｍｉｅ　Ｉｏｌｅ　ＨｉｇｈＳｉｄｅＳｗｉｔｃｈＤｒｉ　　　ｖｅ”　．

化峰值电流，由ｄ／输０ｄ　　　出２／ｖｉｖｉ

ｄｔＶＡＢ／Ｌ（　＝（—Ｖ）Ａ／

Ｓ），则变压器原边　电感为Ｌｒ＝（５一ｖ×

５６ｓ　ｐｉ１ｖ２）５ｎ／

３ｍ＝４　　。

其中２０Ａ２１ｕＨＶ为Ｕ３２　Ｃ７４

ｉ如不。

ＵＴＲＤＥＯＲＯＲＮＩＯ　ＣＰＡＴＩＮ，１９　Ｏ９９．

输出级的饱和压降。

　（４）选取电感因数　

ＡＬ２０ｎ／　＝００ＨＮ。

Ｎ　＝２０ｎ＝１匝　００Ｈ１２　　　４１ｕＨ／

Ｕ３２传递的功率Ｐ＝１ｖ２）　Ｃ７４（５一ｖ×

５０ｍ０Ａ＝６ｗ．５　

［］２丁道宏．电力电子技术．航空工业　出版社，１９　９２

Ｕ３２Ｃ７５消耗的最大功率为ｐ＝２　ｏ１Ｖ

×

１ＩＡ０９ｗ６ｎ＝．１２　

［］３梁

晖．单实用的功率ＭＳＥ　简ＯＦＴ

驱动电路．电力电子技术，ｉ９，９５　

（）９４：

０～９　２

（）取Ｂ００Ｔ５选＝．５，铁心有效　

截面积ＳｉＶ×

５６ｓ（ｉ×

０＝３５ｎ／１．　

０Ｔ：

．３ｃ　　５）０ｉｉｍ。

驱动功率管ＶＴ所需的电荷Ｑ一　×

ｔ

（）３　

驱动功率管所需功率　

…一

ｆ　　－

（）６选用ＲＫ　１２Ｂ２×

６×

４　叼：

２６集成电路应用２０年１月０２０　

（）其中ｆ为开关频率。

４，　

1本文由sdtaxyd贡献

２２Ｕ３２