dcdc驅(qū)動線路設(shè)計模塊

DC/DC驅(qū)動線路設(shè)計規(guī)規(guī)編碼：TS-C040202004版本：V1.0：秘密ENP研發(fā)業(yè)務(wù)管理部執(zhí)筆人:茹永剛頁數(shù)：共8頁DCDC驅(qū)動電路設(shè)計規(guī)2002年05月30日發(fā)布 2002年05月30日實施艾默生網(wǎng)絡(luò)能源**前言本規(guī)于2002.05.30首次發(fā)布。本規(guī)起草單位：研發(fā)業(yè)務(wù)管理部、一次電源開發(fā)部本規(guī)執(zhí)筆人：茹永剛本規(guī)主要起草人：茹永剛、方旺林、吳建華、周代文、華健、強(qiáng)本規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化審查人：林攀本規(guī)批準(zhǔn)人：方強(qiáng)本規(guī)修改記錄：更改信息登記表版本更改原因更改說明更改人更改時間目錄摘要......................................................................5縮寫詞/關(guān)鍵詞/解釋........................................................51.來源...................................................................52.適用圍................................................................53.規(guī)滿足的技術(shù)指標(biāo)〔特征指標(biāo)〕............................................54.詳細(xì)電路圖.............................................................55.工作原理簡介............................................................66.設(shè)計、調(diào)試要點(diǎn)...........................................................67.局部PCB幅員〔可選項〕....................................................78.元器件明細(xì)表(詳見附錄).................................................79.設(shè)計實例...............................................................710.附錄...................................................................9附錄1.元器件明細(xì)表......................................................9附錄2.應(yīng)用反例〔可選項〕.................................................9摘要本規(guī)介紹了一種常用的MOSFET驅(qū)動線路，該電路適用于全橋、半橋等互補(bǔ)對稱驅(qū)動電路〔雙正激線路同名端需更改〕，可以有效的消除由于MOSFET米勒效應(yīng)引起的誤導(dǎo)通。線路簡單本錢較低。關(guān)鍵詞米勒效應(yīng)、導(dǎo)通時間、關(guān)斷時間縮略詞解釋一來源本規(guī)中的電路來源于H5415Z模塊的實際應(yīng)用，已經(jīng)通過大批量運(yùn)行得到驗證，二適用圍該單元電路可用于一般的有雙管驅(qū)動需求的整流模塊中，如一次電源新50A整流模塊、新25A整流模塊、100A整流模塊等等。三規(guī)滿足的技術(shù)指標(biāo)〔特征指標(biāo)〕驅(qū)動在新50A中的使用指標(biāo)為：——工作頻率：80K——驅(qū)動電壓：12.5V——驅(qū)動功率：1.23W〔DC/DC管子采用IRFP460A〕四詳細(xì)的電路圖圖1H5415Z驅(qū)動線路圖五工作原理簡介在橋式等有上下管存在的線路中，當(dāng)上下管中的1只管導(dǎo)通時，另一管的VDS會迅速上升到較高的電壓，此時由于mosfet結(jié)電容的存在，未導(dǎo)通管的GS間結(jié)電容會被充電〔即米勒效應(yīng)〕，當(dāng)VGS高到一定程度時，該管導(dǎo)通，即出現(xiàn)上下管直通現(xiàn)象。本規(guī)所介紹的驅(qū)動線路采用驅(qū)動變壓器進(jìn)展隔離，副邊兩個繞組分別用來驅(qū)動上管及下管，工作原理為：互補(bǔ)的驅(qū)動信號GD、GC經(jīng)驅(qū)動芯片U301〔TPS2812或4424〕后，送出驅(qū)動能力提升后的驅(qū)動信號out1、out2，該信號再驅(qū)動由三極管〔MJE172及MJE182〕組成的推挽三極管，推挽三極管的輸出電壓加在驅(qū)動變壓器的原邊，作為變壓器的原邊輸入，再經(jīng)過驅(qū)動變壓器后送出兩路驅(qū)動信號。其中一個副邊繞組的電壓經(jīng)過限流電阻〔R228&R291或R287&R292〕加到管子的GS間，使其導(dǎo)通，另外一個副邊繞組通過二極管與電阻〔D310&R323或D304&R308〕將反壓加在管子的GS間，作為管子的關(guān)斷通道。六設(shè)計調(diào)試要點(diǎn)變壓器的設(shè)計：工作頻率為f，占空比D，Ae為磁芯截面積，最大工作磁通密度Bm，驅(qū)動變壓器原邊匝數(shù)N為：變壓器的匝比由所需的驅(qū)動電壓及Vcc1的大小決定n＝Vcc1/Vgs推挽三極管的作用：在驅(qū)動芯片部上下信號由MOSFET產(chǎn)生、驅(qū)動電流較大時，由于MOSFET的導(dǎo)通電壓由Rdson*Ids決定，所以會出現(xiàn)驅(qū)動信號管不徹底，影響管子的可調(diào)關(guān)斷速度，增加損耗。3．通過調(diào)節(jié)電阻R288及R291〔R287&R292〕可獲得所需的mosfet開通速度，關(guān)斷速度從損耗角度來講越快越好，可直接通過一個二極管D304〔D310〕實現(xiàn)驅(qū)動線路的最大電流可通過如下計算：4．電容C390的作用是驅(qū)動變壓器偏磁補(bǔ)償5．D314&R253〔D308&R252〕的目的是提供去磁回路6．電阻R371的目的是為了在驅(qū)動輸出發(fā)生短路時阻止故障的進(jìn)一步延伸，七元器件明細(xì)表見附錄1。八設(shè)計實例H5415Z的驅(qū)動線路如圖1示，模塊根本參數(shù)為：DC/DCtopology為移相全橋，MOSFET采用IRF460A，VCCD1＝13V，計中的變量說明Vccd2-----------------驅(qū)動電壓D---------------------驅(qū)動變壓器的占空比〔恒定為0.47〕N---------------------驅(qū)動變壓器原邊匝數(shù)Lmin----------------驅(qū)動變壓器最小電感量I勵磁----------------驅(qū)動變壓器勵磁電流Ic---------------------驅(qū)動變壓器原邊電流If---------------------DC/DCMOSFET中Ids峰值電流Iav-------------------DC/DCMOSFET中Ids平均電流Pdriver--------------DC/DC管子驅(qū)動損耗Pconduction--------DC/DC管子導(dǎo)通損耗Poff------------------DC/DC管子關(guān)斷損耗2、DC/DC驅(qū)動變壓器IRFP460A的Vgs為±30V，所以取驅(qū)動變壓器的匝比為1：1：1，管子的實際驅(qū)動電壓為Vd＝12.5V。驅(qū)動變壓器采用EP13磁芯，材料為DMR30〔相當(dāng)于PC30〕，Le＝24.2mm、Ae＝19.5mm**2、Ve＝472mm**3、AL＝1170nH/〔N**2〕，工作頻率f＝80Khz，驅(qū)動電壓Vd＝12.5V，占空比恒定為D＝0.47。因為是MOSFET驅(qū)動變壓器，不會出現(xiàn)大的電流，取Bm=0.12mT為降低本錢，減少編碼，與新25A的驅(qū)動變壓器完全一致。取N＝20Ts100°C時DMR30的飽和磁通密度Bs＝390mT，有較大的降額。感量漏感Llk<2.0uH勵磁電流峰值：原邊電流峰值：原邊電流的有效值：因為驅(qū)動變壓器的輸出電流主要對MOSFET的結(jié)電容充電，驅(qū)動功耗計算Imean＝Pg/V＝1/12.5＝0.08A，Irms按照0.2的占空比計算為：因EP13繞線窗口面積較小，普通銅線無法滿足原副邊的安規(guī)距離，所以選用三層絕緣線〔0.25mm〕，電流密度：滿足要求〔<5A/mm*2〕3．推挽三極管的選擇為提高開關(guān)的上升和下降速度，MOSFET的驅(qū)動采用推挽的方式，電阻R286及R289〔R285、R290〕的目的是用來抑制寄生振蕩。二極管D305、R309為MOSFET提供了GS間結(jié)電容的放電回路。推挽三極管采用MJE182和MJE172(Vce＝80V、Ic＝3A)。最大的導(dǎo)通電流Ic為：4．其它驅(qū)動芯片采用TPS2812〔最大輸出電流2A〕，線路與TC4424完全兼容，因為TPS2812的工作電壓為15V，而Vcc2為12.8V，引起TPS2812的工作電壓降額不夠，可以在TPS2812的電源前面串入兩個二極管,使VCC降為＝11.3V。因為驅(qū)動芯片TPS2812的輸出用來驅(qū)動推挽三極管，驅(qū)動電流極小，所以功耗可以不考慮。MOSFET的GS間加穩(wěn)壓管進(jìn)展過壓保護(hù)，VgsMA*為±30V，采用18V的穩(wěn)壓管。電阻R370的目的是為了在驅(qū)動輸出發(fā)生短路時阻止故障的進(jìn)一步延伸，電容C378與C374的目的是去耦。十：附錄元器件明細(xì)表U30139110205驅(qū)動芯片-2812-2AMOSFET驅(qū)動芯片-DIP8Q305、Q30915050018PNP三極管/100V/3A/12.5W/TO-225AAQ311Q30715050019NPN三極管/100V/3A/12.5W/TO-225AAD304D31015010007開關(guān)二極管/75V/150mA/4ns/DO-35正激式驅(qū)動線路圖2正激式驅(qū)動線路上圖示