脉冲变压器MOSFET栅极驱动电路分析与仿真

2卷 5

第1期 1

微电子学与计算机MI CROEL TRON I EC CS& C OM[ UTER f )

20年 l月 08 1

V0.5 No 1 12 .1 No e e 0 8 v mb r2 0

脉冲变压器 MOS E F T栅极驱动电路分析与仿真林丘练，王英武，王俊峰(西安微电子技术研究所，陕西西安 7 05 ) 10 4摘要：为了使 B C U K变换器中 MO F T能够浮地工作， SE采用脉冲变压器构成其栅极驱动电路.分析驱动电路的

结构和工作原理，对脉冲变压器进行设计，并给出增大磁化电感和减小漏感的方法，而有效传输驱动波形，从有利于降低 MOS E F T的损耗，高 B C提 U K变换器的效率.通过软件和实验对脉冲变压器驱动电路进行电路仿真和实验验证 .

关键词：脉冲变压器；驱动波形；电路仿真；实验验证中图分类号：T 33 P 9文献标识码： A文章编号：10 7 8 (o 8 1~ 1 5 3 0 0— l0 2 o )1 0 8—0

Ana y i n i u a i n o le Tr n f r e l ss a d S m l to f Pu s a s o m r

M OS FETGa e Dr v r u t t i e Ci c isLI Qi—a N ul n,W ANG n - i Yigwu, ANG u— n W J nf g e( i nMi ol t nc cn l yIstt, n70 5, h a X c e cr i Teh o g tue Xi 10 4 C i ) a r e o s o ni a nAb ta t nod rt k h OS ET o tw r ig i h UC cn etr n y eo h us rn fr rg t sr c:I re oma eteM F l f a o kn n teB K o vre,o etp ftep l t some ae e a d iecrut sd.Th i utStp lg n t r n rn il r rsne .Th us a some ein ids rv i i i ue c ss ecr i’ o oo ya d i wok gpicpeaep ee td c s i ep l t n fr rd s i— er g sc se n d t i h t o f o t u m e t h g e i n d c a c n ns el kn d c a c r vd d, u sd i eal,

t emeh do w a g n ema n t i gi u t ea d mi ih t a i g i u t ei p ie h o t z n n h e n n s o a d smua in a d p o o y e v rf e ut eg v￣. n i l t r t t p e i e r l sa ie o n i s d r Ke r s us a so me;d ie wa eo m;smua in;v rf e ut y wo d:p e t n fr r rv v fr l r il t o eie r l s i s d

1引言B K变换器是一种降压结构，泛用于计算 UC广

2电路结构和工作原理为了提高开关速度和降低导通损耗，常选用通 NMO S管作开关管， 1为脉冲变压器驱动电路 .图 其工作原理为：当脉冲电平为高时，,ue C1、。s, l向充电， 隔断直流的作用，用脉冲变压器匝比把 C有利 V s递到次级端， 2的作用是改善由于 C1 1 e传 C带来的不良影响，用 D稳压管的钳位，利使电压迅速大于开启电压 t电流经 R h,向寄生电容 C , c电， 导通 NMO S开关管 .当脉冲电平为零时， C通过变压器初级电感对地放电，两端电压为 1 C1

机、信等系统中的负载端 P通 OL(on fl d稳 pito a ) o压.但是由于拓扑结构自身的缘故，常采用驱动电通路对 MOS E F T进行开关控制， MOS E使 F T能够在较宽的输入电压范围内正常工作 .目前， S E MO F T驱动电路主要有集成芯片型和脉冲变压器型两大类型，者价格比较昂贵，前而后者成本低，构简单，结且随着开关频率的增加，以选用小尺寸的磁芯，可减少

电路的体积.因而对脉冲变压器栅极驱动电路进行分析、真，开关电源高频化、型化发展趋势下仿在小具有显著意义 .

零，同时 C经过 R, 电， MO 2 R放 N S开关管的寄生电容 C dC上的电荷通过 R g, 放电，使小于 t关断 NM0开关管 . h ' S l 迅速

收稿 E期： 0 8 1 8 t 20—0—0

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微电子学与计算机

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=0 1 1,快速与稳定方面考虑，极要串联 .~ 从栅小电阻=1~10 Z且栅源极接泄放电阻 R 0

5[, 1 -3 k, 0 0 1稳压管钳位脉冲电压，稳 2 V压=1 - 1 V. 0 5

4电路仿真与验证依照图 1脉冲变压器驱动电路，采用 Ppc进 si e图 1 B K变换器原理图 UC

行仿真，用脉冲电压源 V。代替 P WM信号源，参数为 VDs l e(V1 J N ( N )= 0 2值 V V, ( )= 1 V,幅 0TD tN)= l O s T (! i￣ O n, (上升): 5 n, ( 0 s Tf下降) 5 n, 0 s

3驱动电路设计脉冲变压器是驱动电路的核心部分，主要起电气隔离作用，功耗及温升可以忽略… .其开关管趋

p脉宽 ) .,pr N=3 3 s【,压器 w(冲度=2 1 e( ) .t )一变 N a

匝数 N。 N。 1: 4:= 4 1,=2 k2 0 1.

压= 1V,开关管为 0

于关断时的下降时间和趋于导通时的上升时间的快慢是降低开关管损耗功率，提高效率的主要因素 .要缩短这两个时问，选择高反压，速度，除高大功率的开关管外，主要还取决于加在开关管栅极的驱动信号[]因而传输驱动波形上升沿和下降沿要尽量 .。陡，减少开关管损耗 .合 P结 WM控制器、冲变压脉器和负载开关管三者的关系，确定匝比入手进从行设计 .

I RF53 0,C1 0. F,Cz: 0. F,Rg=5 2,R = 1 1 51 g s

设计了主要参数为 Vi:4~7V,=3V, 0 0 Vo 5 I=1 4 A,:3 0 Hz B K电路进行验证， o .3 0 k的 UCP WM控制器为 UC 8 3开关管为 I F 3,压管 14, R 50稳为 2 W5,压器型号： C P/—2匝数 Np C 9变 P AO 7 45 B,:N 1 1 = 4: 4.

当 Vi 5时， =5V仿真电路 gps出电流与电 ue l输压波形， (-)极电流与电压波形， Vgh栅/g分别如图 2、

( )确定匝比 1

由于 P WM控制器 UC 8 3输出电压 V=0 14一~

图 3所示 .实验电路一输出电流与电压波形，

1 .V, 3 5负载为 N型 I F 3,源电压 2 5 R 5 0栅 .Vh≤( )选择磁芯 2

V (验栅极电流与电压波形，别如图 4图 5所 )实分、示.

V￣ 0一

,<2 V,因此匝比 i=1 - v ./

由 U×t B×N可知，=A×A高频应用时，选△大的磁芯材料， A B取 B=0 3为了减少漏感， .T,采用罐型铁氧体磁芯材料，可由 AP法求得[, A 实际上，由于忽略功耗及温升， A可从小型化方向选

取型号尺寸，选择铁氧体磁罐，故型号： C O T 4— PA P/ 5 B,效面积 A 7 2 2有为叫n() 3初次线圈匝数Np V

A B×A &# …… 此处隐藏：2817字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……