dcdc驱动线路设计模块 13页

-.DC/DC驱动线路设计规规编码：TS-C040202004版本：V1.0密级：秘密ENP研发业务管理部执笔人:茹永刚页数：共8页DCDC驱动电路设计规--.可修编-. -.2002年05月30日发布2002年05月30日实施艾默生网络能源XX前言本规于2002.05.30首次发布。本规起草单位：研发业务管理部、一次电源开发部本规执笔人：茹永刚本规主要起草人：茹永刚、方旺林、吴建华、周代文、华健、强本规标准化审查人：林攀本规批准人：方强本规修改记录：--.可修编-. -.更改信息登记表版本更改原因更改说明更改人更改时间--.可修编-. -.目录--.可修编-. -.摘要......................................................................5缩写词/关键词/解释........................................................51.来源...................................................................52.适用围................................................................53.规满足的技术指标〔特征指标〕............................................54.详细电路图.............................................................55.工作原理简介............................................................66.设计、调试要点...........................................................67.局部PCB幅员〔可选项〕....................................................78.元器件明细表(详见附录).................................................79.设计实例...............................................................710.附录...................................................................9附录1.元器件明细表......................................................9附录2.应用反例〔可选项〕.................................................9--.可修编-. -.摘要本规介绍了一种常用的MOSFET驱动线路，该电路适用于全桥、半桥等互补对称驱动电路〔双正激线路同名端需更改〕，可以有效的消除由于MOSFET米勒效应引起的误导通。线路简单本钱较低。关键词米勒效应、导通时间、关断时间缩略词解释一来源本规中的电路来源于H5415Z模块的实际应用，已经通过大批量运行得到验证，二适用围该单元电路可用于一般的有双管驱动需求的整流模块中，如一次电源新50A整流模块、新25A整流模块、100A整流模块等等。三规满足的技术指标〔特征指标〕驱动在新50A中的使用指标为：--.可修编-. -.——工作频率：80K——驱动电压：12.5V——驱动功率：1.23W〔DC/DC管子采用IRFP460A〕四详细的电路图图1H5415Z驱动线路图五工作原理简介在桥式等有上下管存在的线路中，当上下管中的1只管导通时，另一管的VDS会迅速上升到较高的电压，此时由于mosfet结电容的存在，未导通管的GS间结电容会被充电〔即米勒效应〕，当VGS高到一定程度时，该管导通，即出现上下管直通现象。--.可修编-. -.本规所介绍的驱动线路采用驱动变压器进展隔离，副边两个绕组分别用来驱动上管及下管，工作原理为：互补的驱动信号GD、GC经驱动芯片U301〔TPS2812或4424〕后，送出驱动能力提升后的驱动信号out1、out2，该信号再驱动由三极管〔MJE172及MJE182〕组成的推挽三极管，推挽三极管的输出电压加在驱动变压器的原边，作为变压器的原边输入，再经过驱动变压器后送出两路驱动信号。其中一个副边绕组的电压经过限流电阻〔R228&R291或R287&R292〕加到管子的GS间，使其导通，另外一个副边绕组通过二极管与电阻〔D310&R323或D304&R308〕将反压加在管子的GS间，作为管子的关断通道。六设计调试要点1．变压器的设计：工作频率为f，占空比D，Ae为磁芯截面积，最大工作磁通密度Bm，驱动变压器原边匝数N为：变压器的匝比由所需的驱动电压及Vcc1的大小决定n＝Vcc1/Vgs2．推挽三极管的作用：在驱动芯片部上下信号由MOSFET产生、驱动电流较大时，由于MOSFET的导通电压由Rdson*Ids决定，所以会出现驱动信号管不彻底，影响管子的可调关断速度，增加损耗。3．通过调节电阻R288及R291〔R287&R292〕可获得所需的mosfet开通速度，关断速度从损耗角度来讲越快越好，可直接通过一个二极管D304〔D310〕实现驱动线路的最大电流可通过如下计算：4．电容C390的作用是驱动变压器偏磁补偿5．D314&R253〔D308&R252〕的目的是提供去磁回路--.可修编-. -.6．电阻R371的目的是为了在驱动输出发生短路时阻止故障的进一步延伸，七元器件明细表见附录1。八设计实例H5415Z的驱动线路如图1示，模块根本参数为：DC/DCtopology为移相全桥，MOSFET采用IRF460A，VCCD1＝13V，1．计中的变量说明Vccd2-----------------驱动电压D---------------------驱动变压器的占空比〔恒定为0.47〕N---------------------驱动变压器原边匝数Lmin----------------驱动变压器最小电感量I励磁----------------驱动变压器励磁电流Ic---------------------驱动变压器原边电流If---------------------DC/DCMOSFET中Ids峰值电流Iav-------------------DC/DCMOSFET中Ids平均电流Pdriver--------------DC/DC管子驱动损耗Pconduction--------DC/DC管子导通损耗Poff------------------DC/DC管子关断损耗2、DC/DC驱动变压器IRFP460A的Vgs为±30V，所以取驱动变压器的匝比为1：1：1--.可修编-. -.，管子的实际驱动电压为Vd＝12.5V。驱动变压器采用EP13磁芯，材料为DMR30〔相当于PC30〕，Le＝24.2mm、Ae＝19.5mm**2、Ve＝472mm**3、AL＝1170nH/〔N**2〕，工作频率f＝80Khz，驱动电压Vd＝12.5V，占空比恒定为D＝0.47。因为是MOSFET驱动变压器，不会出现大的电流，取Bm=0.12mT为降低本钱，减少编码，与新25A的驱动变压器完全一致。取N＝20Ts100°C时DMR30的饱和磁通密度Bs＝390mT，有较大的降额。感量漏感Llk<2.0uH励磁电流峰值：原边电流峰值：原边电流的有效值：因为驱动变压器的输出电流主要对MOSFET的结电容充电，驱动功耗计算Imean＝Pg/V＝1/12.5＝0.08A，Irms按照0.2的占空比计算为：因EP13绕线窗口面积较小，普通铜线无法满足原副边的安规距离，所以选用三层绝缘线〔&0.25mm〕，电流密度：--.可修编-. -.满足要求〔<5A/mm*2〕3．推挽三极管的选择为提高开关的上升和下降速度，MOSFET的驱动采用推挽的方式，电阻R286及R289〔R285、R290〕的目的是用来抑制寄生振荡。二极管D305、R309为MOSFET提供了GS间结电容的放电回路。推挽三极管采用MJE182和MJE172(Vce＝80V、Ic＝3A)。最大的导通电流Ic为：4．其它驱动芯片采用TPS2812〔最大输出电流2A〕，线路与TC4424完全兼容，因为TPS2812的工作电压为15V，而Vcc2为12.8V，引起TPS2812的工作电压降额不够，可以在TPS2812的电源前面串入两个二极管,使VCC降为12.8-1.5＝11.3V。因为驱动芯片TPS2812的输出用来驱动推挽三极管，驱动电流极小，所以功耗可以不考虑。MOSFET的GS间加稳压管进展过压保护，VgsMAX为±30V，采用18V的稳压管。电阻R370的目的是为了在驱动输出发生短路时阻止故障的进一步延伸，电容C378与C374的目的是去耦。十：附录--.可修编-. -.1.元器件明细表U30139110205驱动芯片-2812-2AMOSFET驱动芯片-DIP8Q305、Q30915050018PNP三极管/100V/3A/12.5W/TO-225AAQ311Q30715050019NPN三极管/100V/3A/12.5W/TO-225AAD304D31015010007开关二极管/75V/150mA/4ns/DO-352.正激式驱动线路图2正激式驱动线路上图示为50A最初使用的正激式驱动线路，该线路具有驱动能力强的特定，但与本规介绍的线路相比，有如下的缺点：a.驱动线路复杂，本钱较高。b.--.可修编-. -.四只主功率管分别驱动，米勒效应严重，在开机的第一个周期时可能出现直通〔模块早期窄脉冲导致消磁时间短，米勒效应严重引起直通是一样原因〕c.因为消除米勒效应作用有限，无法使用开关速度较快的功率管，不利于本钱降低。对关断三极管的参数〔保持时间、放大倍数等〕要求较高，否那么会出现过谐振而炸机。d.--.可修编-.