柵極驅動(dòng)變壓器和全集成隔離器在隔離直流/直流電源轉換器中的應用對比

　　對占空比變化很快的應用必須保持謹慎，如瞬態(tài)響應會(huì )導致工作紊亂或損壞器件。當偏置通過(guò)耦合電容后改變(由于占空比的改變)時(shí)，電容可能由于變壓器勵磁電感導致產(chǎn)生振蕩。這種振蕩會(huì )在計劃外的時(shí)間間隔中打開(kāi)MOSFET。大電容值、柵極電阻或者降低占空比變化速度對減少振蕩都有幫助。但是選擇太大的電容會(huì )導致變壓器在瞬態(tài)期間飽和。

　　圖3顯示了另外一種變壓器隔離柵極驅動(dòng)，這種驅動(dòng)通常稱(chēng)為直流恢復型柵極驅動(dòng)。二極管和次級側電容恢復了柵極驅動(dòng)的直流電壓，可用于更大的占空比情況。這個(gè)電路和基本型電路同樣存在振蕩和可能的變壓器瞬態(tài)問(wèn)題。這個(gè)電路在斷開(kāi)期間還存在其他危險[1]。在斷開(kāi)期間，初級電容無(wú)限期直接接在初級線(xiàn)圈兩邊。初級磁化電流不斷加強，使變壓器飽和。當變壓器飽和后，變壓器次級變成短路，允許次級電容打開(kāi) MOSFET，這可能損壞電源轉換器。小容量耦合電容有助于減少這一影響。軟停止控制器也可提供幫助，這種控制器能夠逐漸減小而不是突然停止占空比[2]。

　　一般而言，通過(guò)謹慎的設計和評估，變壓器隔離柵極驅動(dòng)在50%或更低占空比下都呈現相當出色的性能。對于圖1所示的電源轉換器應用，需要同步整流器提供足夠高的占空比(遠大于50%)。對于這種高占空比應用，變壓器隔離需要直流恢復技術(shù)，這可能帶來(lái)更多意想不到的困難，而且需要在設計和評估中非常謹慎。高性能隔離直流/直流電源轉換器的設計人員通常會(huì )盡力提高效率并減小尺寸。而基于變壓器的隔離柵極驅動(dòng)相對較大，不僅僅需要變壓器，還需要相關(guān)的復位器件。最近，部分廠(chǎng)家開(kāi)始提供全集成隔離柵極驅動(dòng)解決方案。這些解決方案采用了多種不同的隔離技術(shù)，包括微型變壓器、射頻調制電容耦合以及巨磁阻傳感器。

　　目前已有一類(lèi)應用廣泛的隔離器件系列在使用微芯片級變壓器來(lái)隔離穿過(guò)地隔離邊界的數字信號[3]。對于每一次輸入轉換，在編碼邊沿時(shí)用兩個(gè)脈沖表示一個(gè)上升沿，用一個(gè)脈沖表示一個(gè)下降沿。脈沖通過(guò)微變壓器耦合，并在次級解碼。初級側會(huì )周期發(fā)送一個(gè)刷新脈沖檢測直流正確性。次級側有一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器用于檢查刷新脈沖。

　　另一個(gè)系列的隔離器件采用高頻射頻調制來(lái)發(fā)送穿過(guò)地隔離邊界的數字信號[4]。在初級側，一個(gè)700MHz調制信號以鍵值"開(kāi)"或"斷"代表輸入的"1"或"0"。次級側接收器從初級側發(fā)射器接收這個(gè)信號。解調器解碼RF信號，通過(guò)RF信號的有無(wú)狀態(tài)控制輸出狀態(tài)。生產(chǎn)商稱(chēng)RF開(kāi)/關(guān)鍵控方案提供了同類(lèi)最佳的抗干擾度，因為所需狀態(tài)信息始終在以非?？斓乃俣劝l(fā)送和接收。