功率MOSFET管驱动变压器设计(2)

2019-01-19 18:51

(24)

3)时,系统不振荡。此时, (25)

理想情况下, Ls=0,系统即退化成图3所示的一阶系统。

试验:要求设计驱动变压器,变比1:1,驱动电压12V,开关频率30kHz,MOSFET管型号IXTK15P,参数:trr=150ns;Ciss=7000pF;Qg=240nC,3只并联使用,此时,Ciss=21000pF。栅极电路如图2。

电路开通动态分析:

由式(6),时间常数τ≈R1Ciss=10×21000×10=2.1×10s; 由式(7),栅极电压:

-12

-7

由式(10),栅极串联电阻R1电流:

由式(11),电路瞬时功率:

由式(12),上升时间:tr=2.2τ=4.62×10-7s 开通瞬态过程(0~1μs)仿真结果如图6:

驱动变压器设计参数:

由式(13),变压器输出电流有效值: 由式(14),变压器功率: P=I·U1=0.095×12=1.14W

由式(19),系统临界振荡的变压器漏感:

Ls=0.25CissR12=0.25×21000×10-12×102=5.25×10-7H=0.525μH

为了说明变压器漏感和线路杂散电感Ls对驱动的动态过程的影响,针对本设计,根据式(21)-(24),对不同Ls值进行开通过程(0~5μs)仿真,结果如图7。

当变压器漏感以及分布电感Ls超过临界值(如0.525μH)时,系统振荡。如果Ls过大(如4μH),一方面会使得上升时间延迟,另一方面,栅-源极间电压超调量过大,可能将会引起MOSFET管开通过程不稳定,甚至危及管子安全。因此,期望Ls小些好,所以,尽量减少变压器漏感和引线长度。

驱动变压器功率、电流都很小,在工程设计中,考虑留下余量,应该取大一些磁芯,这样做的另一个好处是,减少了变压器匝数,减少漏感量。为了进一步减少漏感,初、次级绕组导线并行绕制。此外,考虑到初次级会产生很高的电位差,应保证初次级绕组导线足够的绝缘强度。

设计的驱动变压器:磁芯PC44 EPC13,初级匝数26,次级匝数26,磁感应强度0.25T,漏感0.55μH,外形尺寸20.4×13.3×7。

实验表明,驱动变压器工作稳定可靠,损耗低,驱动波形上升沿、下降沿陡峭,无过冲现象,与仿真结果接近,满足设计要求。驱动变压器输出驱动波形如图8。

4 结论

1)驱动电路的任务就是针对MOSFET管开通、关断过程中的寄生电容进行充放电。驱动变压器是常用的磁耦元件,起到传输驱动信号和功率的作用;

2)为了加速开通,减少损耗,对驱动电路的基本要求是内阻要小,但代价是增大了驱动变压器输出电流和功率;

3)驱动变压器输出电流和功率还与开关频率和驱动电压有关,并随着频率提高或电压提高而增大。

4)为了驱动过程快速、稳定、安全可靠,抑制高频振荡,尽量减少变压器漏感和引线长度。

参考文献

[1] 张占松 开关电源的原理与设计[M].北京,电子工业出版社.2004:82,84 [2] 丁道宏 电力电子技术[M].北京,航空工业出版社.1999:280 [3] Muhammad H.Rashid 电力电子技术手册[M].北京,机械工业出版社.2004:70

[4] 秦曾煌 电工学[M].北京,高等教育出版社.2002:177,183,197 [5] 胡寿忪 自动控制原理[M].北京,科学出版社.2001:80,83


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