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        MOSFET的諧極驅動

        作者: 時間:2012-03-15 來源:網絡 收藏
        4.一種新的諧振驅動器

          為了解決上面的問題,我們提出了一種新的諧振驅動器[5],如圖3所示,在這個電路里面,一個互補的驅動對MDR1和MDR2和傳統的驅動器一樣。一個電感LR在諧振元件插入,兩個二極管DDR1和DDR2用來鉗位VGS和用來恢復驅動能量。開關管在開通或關斷LR才會出現諧振電流,占空比的變化不影響電路工作。而且,當二極管恢復驅動能量時,就提供了一個相應的低阻抗通路。

          我們根據圖3b的波形來解釋一下這個電路。在一開始的時候VGS=0(tt1),兩個驅動管都是關斷的,電感電流為零。在t1時刻,MDR1開通和一個電壓脈沖出現在MDR1和MDR2的連接點。這時候電感電流 iLR和電容電壓開始上升,直到在t2時刻,當VGS_M1=VDD和iLR=IPEAK 這個過程結束。如果諧振電路的品質因數Q足夠高,IPEAK和上升時間tr=t2-t1計算出來。

        CG_M1是一個相等的門極電容M1,ZO是諧振電路的特征阻抗,WO是諧振頻率。在t2到t3這個時間,VGS_M1被DDR1和iLR鉗位在VDD。在t3時刻 MDR1關斷,能量恢復過程初始化:電感電流導通了體二極管MDR2,電流通路MDR2—LR——DDR1—VDD。穩態電壓VDD穿過LR時,電感電流的減少是線性的,恢復時間trec(=t4-t3)可以簡單表示為

        在時間t1到t2 ,從直流電源VDD轉換到諧振電感的能量為
        ,門極電容的能量為
        。這些能量在時間t3~t4會返回給電源VDD。因為能量反饋的原理,圖3的電路能量損耗比傳統的門極驅動要小。在t5到t6這段時間,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。 

        這個電路和傳統的驅動電路相比有以下優點:

          驅動能量可以在充放電轉換過程中恢復。在上文已經提到這個問題,這個可以通過更詳細的計算來說明這一點,RG是阻值,包含MDR通態阻抗和LR的寄生電阻,主MOSFET M1的門極阻抗和其他配線的電阻,充電諧振過程中暫態電感電流iLR為


          VGS鉗位提供了快速啟動和優化的過驅動電壓,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,防止過驅動。對于給定功率的MOSFET,圖3中的驅動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/下降時間由最大上升時間決定。在這樣的情況下,LR的選擇要滿足以下要求 

                 


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