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MOSFET的諧極驅動(dòng)
作者：
時(shí)間：2012-03-15
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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4．一種新的諧振驅動(dòng)器
為了解決上面的問(wèn)題，我們提出了一種新的諧振驅動(dòng)器[5]，如圖3所示，在這個(gè)電路里面，一個(gè)互補的驅動(dòng)對MDR1和MDR2和傳統的驅動(dòng)器一樣。一個(gè)電感LR在諧振元件插入，兩個(gè)二極管DDR1和DDR2用來(lái)鉗位VGS和用來(lái)恢復驅動(dòng)能量。開(kāi)關(guān)管在開(kāi)通或關(guān)斷LR才會(huì )出現諧振電流，占空比的變化不影響電路工作。而且，當二極管恢復驅動(dòng)能量時(shí)，就提供了一個(gè)相應的低阻抗通路。
我們根據圖3b的波形來(lái)解釋一下這個(gè)電路。在一開(kāi)始的時(shí)候VGS=0（tt1）,兩個(gè)驅動(dòng)管都是關(guān)斷的，電感電流為零。在t1時(shí)刻，MDR1開(kāi)通和一個(gè)電壓脈沖出現在MDR1和MDR2的連接點(diǎn)。這時(shí)候電感電流 iLR和電容電壓開(kāi)始上升，直到在t2時(shí)刻，當VGS_M1=VDD和iLR=IPEAK 這個(gè)過(guò)程結束。如果諧振電路的品質(zhì)因數Q足夠高，IPEAK和上升時(shí)間tr=t2-t1計算出來(lái)。
CG_M1是一個(gè)相等的門(mén)極電容M1，ZO是諧振電路的特征阻抗，WO是諧振頻率。在t2到t3這個(gè)時(shí)間，VGS_M1被DDR1和iLR鉗位在VDD。在t3時(shí)刻 MDR1關(guān)斷，能量恢復過(guò)程初始化：電感電流導通了體二極管MDR2，電流通路MDR2—LR——DDR1—VDD。穩態(tài)電壓VDD穿過(guò)LR時(shí)，電感電流的減少是線(xiàn)性的，恢復時(shí)間trec(=t4-t3)可以簡(jiǎn)單表示為
在時(shí)間t1到t2 ，從直流電源VDD轉換到諧振電感的能量為，門(mén)極電容的能量為。這些能量在時(shí)間t3~t4會(huì )返回給電源VDD。因為能量反饋的原理，圖3的電路能量損耗比傳統的門(mén)極驅動(dòng)要小。在t5到t6這段時(shí)間，諧振出現，電容能量轉換到電感中，t6到t7只是能量的續流，最后t7到t8電感能量回給電源?！?br style="margin-top: 0px; margin-right: 0px; margin-bottom: 0px; margin-left: 0px; padding-top: 0px; padding-right: 0px; padding-bottom: 0px; padding-left: 0px; ">
這個(gè)電路和傳統的驅動(dòng)電路相比有以下優(yōu)點(diǎn)：
驅動(dòng)能量可以在充放電轉換過(guò)程中恢復。在上文已經(jīng)提到這個(gè)問(wèn)題，這個(gè)可以通過(guò)更詳細的計算來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)，RG是阻值，包含MDR通態(tài)阻抗和LR的寄生電阻，主MOSFET M1的門(mén)極阻抗和其他配線(xiàn)的電阻，充電諧振過(guò)程中暫態(tài)電感電流iLR為
VGS鉗位提供了快速啟動(dòng)和優(yōu)化的過(guò)驅動(dòng)電壓，二極管DDR1和DDR2 不但起能量恢復的作用，而且把VGS鉗位在0或者VDD，防止過(guò)驅動(dòng)。對于給定功率的MOSFET，圖3中的驅動(dòng)速度主要從諧振電感LR決定。選擇小的LR可以提高的轉換速度，增大能量了損耗。對于多數的高頻應用，MOSFET上升/下降時(shí)間由最大上升時(shí)間決定。在這樣的情況下，LR的選擇要滿(mǎn)足以下要求
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