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一种高可靠、低成本、没有电容隔离的隔离磁芯驱动器结构

我发过帖子却没有看到,这次再发。

现各大公司的MOSFET驱动器层出不穷,主要是针对小功率使用,使用有很多限制。在工业应用上,大批还是用传统的驱动方式。但传统驱动方式往往存在隐患。

比如桥式驱动,由于隔离电容的存在,带来瞬态不好。由于隔离电容与驱动初级等效电感的时间常数很大,往往大于调整速度,很难保证动态调整时不引起谐振。这是电源在开关机及运行过程中的主要失效形式,却一直得不到重视。往往造成开关管损坏却始终查不到原因,大部分人把原因就归于开关管质量不好。

桥式驱动往往用于移向控制,由于桥式驱动的固有缺陷,会在关闭时产生反向电平,情况严重时会产生直通。

现在国外厂商已经出现了隔离驱动的集成化结构。但距工业化应用为时尚早。主要有如下限制:1.功率限制。2.电源限制。3.成本限制。4.复杂度限制。5.抗干扰限制

 

这里介绍的磁芯驱动器结构是针对传统驱动结构的一个改进。适合于占空比不大于50%驱动的情况,原名叫阻断驱动结构,原理结构如下:

原理很简单,不用解释就可以明白。只是在传统驱动器上增加了一个二极管,利用磁芯伏秒自平衡特性,在保证原有正负驱动能力的基础上,使输出电压可以超过电源电压而已。

具体实现的一种:开关管为共漏结构。二极管可以是稳压管。为稳压管的原因是在某一窄脉冲情况下,漏感与输出电容的谐振电流会反射回初级。传统做法是在输出端口对电源、地增加二极管泄放。实测此反射时间很短,稳压管可以满足要求。

 

原理很简单,不用解释就可以明白。只是在传统驱动器上增加了一个二极管,利用磁芯伏秒自平衡特性,在保证原有正负驱动能力的基础上,使输出电压可以超过电源电压而已。

具体实现的一种:开关管为共漏结构。二极管可以是稳压管。为稳压管的原因是在某一窄脉冲情况下,漏感与输出电容的谐振电流会反射回初级。传统做法是在输出端口对电源、地增加二极管泄放。实测此反射时间很短,稳压管可以满足要求。

几种带载工作波形:

 

上图为正常的合理工作状态。

 

上图类似空载状态波形,带载时,Cgs小,或磁芯匝数少引起的,可以通过抑制反向电压,增加驱动匝数对波形整形。

 

上图相反,驱动变压器漏感大,Cgs大。由于磁芯自平衡作用,最终产生了较大剩磁。此时主要从磁芯入手,增大磁芯,减小漏感及引线电感。如果还用钳位的话,会带来驱动电流的急剧升高,得不偿失。如果实在无法改善,就要考虑使用其它专用大功率驱动器了。

 

上图则是前面两图的综合,同时磁芯材料也有问题。解决方法是先改进磁芯为主。

以上几种波形即便是运行在不合理状态,影响仅限于驱动电流增大,而不会造成主功率管工作状态的改变。

可见阻断驱动结构像是驱动变压器的测试设备,它的优化就是驱动变压器的优化。

一种成品结构:

 

图中附加的二极管是为大功率驱动时,使用辅助绕组钳位反向电压而准备的。

此结构适合集成化应用,对大批使用低成本,高可靠的工业级,军用级,及民用中小功率及的用户具有广泛应用前景。

 

此驱动结构称为阻断驱动结构,专利号:200920292672.9

 

 

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lesonlee
LV.5
2
2010-11-27 06:59
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