基于交错并联Buck变换器新型驱动电路的研究

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1、第44卷第4期电力电子技术Vol.44，No.42010年4月PowerElectronicsApril，2010基于交错并联Buck变换器新型驱动电路的研究束林，陈宗祥，刘雁飞，葛芦生（安徽工业大学，安徽马鞍山243000）摘要：传统的电压源驱动MOSFET的方式，开关损耗会随着开关频率的增加而显著增加。交错并联技术能够以较低的开关频率实现高频输出电压波动，具有纹波互消、相间分流等优点。在此将一种新型的电流源驱动电路应用于交错并联技术的Buck主电路，在对电路损耗进行详细分析的基础上，设计了在开关频率1MHz、输入5V条件下，实现输出1.3V/20A的电路拓扑，达到了较小电压

2、纹波输出和较高装置效率的要求。关键词：变换器；驱动电路；电流源；开关损耗中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000-100X（2010）04-0036-02ResearchonaNewGateDriverCircuitBasedonTwoPhase-interleavingBuckConverterSHULin，CHENZong-xiang，LIUYan-fei，GELu-sheng（AnhuiUniversityofTechnology，Maanshan243000，China）Abstract：Withtraditionalvoltagesourcedriver，

3、switchinglossesaregreatlyincreasedwiththeincreas－ingofswitchingfre-quency.Theinterleavingtechniquehasseveraladvantagessuchasthehighfrequen－cyoutputvoltageripplewithlowerswitchingfrequency，ripplecancellation，currentsharingbetweenthephases.Anewcircuitofcurrentsourcedriverisap-pliedtoatwophase-

4、interleavingBuckconverter.Asmalleroutputvoltagerippleandhighefficiencydevicesareachievedbasingontheanalysisofpowerlossatfrequency1MHz，5Vinput，1.3Vand25Aoutput.Keywords：converter；drivecurrent；currentsource；switchinglossFoundationProject：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina（No.50

5、777001）1引言随着新一代微处理器速度的飞速增加，高功率密度和低输出电流纹波逐渐成为电压整流模块（VRM）的关键技术指标[1]。VRM一般通过采用交错并联结构的多相技术，或通过提升VRM的开关频图2示出VQ1，VQ2交替导通产生的电流i1和率至兆赫兹级，以期达到上述目的。在VRM中，高频功率MOSFET被广泛使用[2]。目前大多数采用电VQ3，VQ4交替导通产生的电流i2波形。压源驱动MOSFET，其优点是驱动方式简单，缺点是开关时间长、开关损耗大。提出采用新型电流源的驱动电路[3]，研究电流源驱动条件下的MOSFET开关特性[4]，采用CPLD实现与电流源相匹配的逻辑功能

6、[5]；同时为减少输出通过交错并联电路，两者电流纹波相互抵消，使电流纹波，主电路采用交错并联技术，以Buck变换输出电流io纹波减小，改善输出瞬态响应。在同等的器为典型实例，实现了低压大电流的输出。输出条件下，交错并联电路使滤波电感L1，L2以及2基于交错并联的Buck变换器主电路MOSFET上的承受电流仅为传统Buck电路交错并联是一种能有效减少输出电压纹波的方中的一半，降低了单个MOSFET的导通损耗，减少法，如图1所示，主电路采用两路Buck电路，驱动了输出滤波电感值和滤波电容容量。在高频下的滤电路采用电流源驱动。由交错并联实现原理知，波电容可使用等效电阻较小的陶瓷电容，

7、电路的输VQ1，VQ3的脉宽相等，导通时间相差半个周期，可得出更稳定，同时提高了装置的效率。到较小纹波的输出电流。3MOSFET电流源驱动原理及损耗分析3.1MOSFET电流源驱动原理基金项目：国家自然科学基金（50777001）开关管VQ栅极电容充电过程中，MOSFET栅定稿日期：2009-10-20作者简介：束林（1986-），男，硕士研究生，研究方向为DC/DC源两端电压ugs、栅级充电电流ig的变化如图3a所开关电源与电压整流模块。示。在t0时刻，ig达到峰值Ug/Rg，随后快速下降