同步Buck新型高頻正弦波諧振驅動(dòng)電路的研究

該雙管正弦波諧振驅動(dòng)電路由高頻方波發(fā)生器、驅動(dòng)級和諧振網(wǎng)絡(luò )三部分組成。
所提出的驅動(dòng)電路使MOSFET的開(kāi)關(guān)頻率為6 MHz，高頻方波發(fā)生器采用結構簡(jiǎn)單起振容易的環(huán)型振蕩器。圖中，YF1，YF2和YF3為3個(gè)反相器，通過(guò)調節電阻W可調節輸出方波的頻率。
方波發(fā)生器的輸出端需要一個(gè)圖騰柱結構的輸出端來(lái)驅動(dòng)后面的諧振網(wǎng)絡(luò )，此處采用多個(gè)CMOS反相器并聯(lián)來(lái)增強驅動(dòng)級輸出端的驅動(dòng)能力。因為CMOS反相器本身就是一個(gè)圖騰柱的結構，且多個(gè)反相器并聯(lián)能降低驅動(dòng)電路的Ri，從而降低了驅動(dòng)損耗。
由于選擇的拓撲是Buck電路，該拓撲中兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的驅動(dòng)信號是互補的，因此通過(guò)兩個(gè)互補的變壓器來(lái)實(shí)現對高邊開(kāi)關(guān)管的驅動(dòng)。圖4中，在MOSFET的寄生電容前面并聯(lián)了一個(gè)外接電容Cext，該電容可降低寄生電容的非線(xiàn)性，同時(shí)降低米勒效應的影響。圖4中VQ1和VQ2的驅動(dòng)電路是完全對稱(chēng)的，因此只要對其中一個(gè)開(kāi)關(guān)管的諧振網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行設計就可以了。

圖5a為單開(kāi)關(guān)管正弦波諧振驅動(dòng)的基波等效電路，e為驅動(dòng)級輸出方波的基波，L1p，L1s和Lm分別為隔離變壓器的初級漏感、次級漏感和勵磁電感，Lg和Ls為MOSFET的寄生電感。此處期望將該電路等效成一個(gè)LLC諧振電路，因為L(cháng)LC諧振拓撲相對于其他諧振拓撲而言，可利用較小的驅動(dòng)方波得到較高的驅動(dòng)正弦波。由于變壓器的漏感MOSFET的寄生參數都很小，因此可外接一個(gè)電感Lad，將該電路等效成一個(gè)LLC電路，如圖5b所示。令L1=L1p+Lad，L2=Lm，Ct=Ciss+Cext，可得到LLC電路的兩個(gè)諧振頻率分別為：

式中：L=L1L2／(L1+L2)。
工作在ωn2附近時(shí)，該拓撲的電流ir／i=L1／L2，因此理想的工作條件是L1>L2，這樣可利用較小的驅動(dòng)方波得到較高的驅動(dòng)正弦波，以降低驅動(dòng)電路的損耗。