胡炎申-MOSFET驱动电路的设计与仿真

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1、MOSFET驱动电路的设计与仿真世纪电源网2010(深圳)电源技术研讨会胡炎申世纪电源网-版主（斜阳古道）2010年10月16日演讲议程•1.MOSFET的开关过程•2.栅极驱动电路的类型•3.驱动电路设计中的实际问题1.MOSFET的开关过程D1IPROBE1LV1Cinirf3808RloadDCoutRgQV2RgsMOSFET的开通过程MOSFET的关断过程2.栅极驱动电路的类型•直接耦合型•脉冲变压器耦合型•电容耦合型•用于双管正激的驱动电路•用于桥式变换器的驱动电路直接耦合型驱动电路D1L2V4Q112V3C1Vsignal10VgsR3R2Q3V1Q

2、2R1C210kD=50%R4直接耦合型驱动电路D1L2V4Q1112R5V3C1Vsignal10D2VgsR3R2Q3V1Q2R1C210kD=50%R4加速关断电路脉冲变压器耦合型驱动电路D1L2V4Q112V3C1VsignalVgsR3R2R4Q3V1Q2R1C2TX1R5P1S1Q4D3L1IDEALD2Q5脉冲变压器耦合型驱动电路驱动变压器饱和D=50%D=60%脉冲变压器耦合型驱动电路的占空比不能超过50%!电容耦合型驱动电路D1L2V4Q112V3C1Vsignal10VgsR3R2Q3V1C3Q2R1C2TX110kR4P1S1L1D⋅(V−V

3、)=1(−D)⋅VddC3C3⇒VC3=D⋅Vdd⎫⎬⇒Vg=1(−D)⋅VddV=V−VgddC3⎭电容耦合型驱动电路D=10%D=50%D=90%▲电容耦合型驱动电路的占空比为50%时，Vg=50%*Vdd！▲Vg中存在负电压，一定程度上加长了驱动延迟时间！电容耦合型驱动电路–改进型ID1L2V4Q112V3C1VsignalVgsR3R2Q3V1C3Q2R1C2TX1P1S1Q4L1IDEAL消除Vg中的负电压！D2电容耦合型驱动电路D=10%D=50%D=90%改进型电路的占空比为50%时，仍然存在Vg=50%*Vdd!电容耦合型驱动电路–改进型IID1L

4、2V4Q11K100R6R21210uD3V3C1Vsignal10VgsR3R5Q3V1C3C4Q2R1C2TX1Q410kR4P1S1D2L1D⋅(Vdd−VC3)=1(−D)⋅VC3⇒VC3=D⋅Vdd⎫⎬D⋅(V−V)=1(−D)⋅V⇒V=D⋅VgC2C2C2g⎭⇒V=V−V+V=1(−D)⋅V+D⋅VgddC3C2ddg⇒1(−D)⋅V=1(−D)⋅Vgdd⇒V=Vgdd电容耦合型驱动电路–改进型IID=10%D=50%D=90%▲消除Vg中的负电压；▲Vg幅度与D无关；用于双管正激的驱动电路C1Q11K47100nQ2N2222R5R61210u10u

5、D1V3Vsignal100Vt10Ip10VgsR3R1R2Q3V1C3C2Q2TX1Q4R4Q2N29042mHTX2P1S1P1S11K47R9R1010uD21u10VgsS2L1R7Q5C4Q6R8用于桥式变换器的驱动电路PWM半桥PWM全桥用于桥式变换器的驱动电路C1Q1Q2N222210uVg1Out1Ip10Vgs1R7Q5C3V1Q2Q2N2904R5TX12mHP1S112C2Q3V3Q2N2222S21uVg2Out2L1V2Q410Vgs2Q2N2904R9Q8R8ZVS移相全桥LLC谐振半桥死区时驱动电平不确定，可能有问题！3.驱动电路设

6、计中的实际问题•电容耦合型驱动电路中的振荡•桥式变换器中的驱动电路电容耦合型驱动电路中的振荡D1L2V4Q11210uV3C1Vsignal10VgsR3R2Q3V1C3Q2R1C2TX12mH10kR4P1S10R5电容耦合型驱动电路的原边器件有可能发生振荡，振荡将使整个电源工作不稳定，振荡一般在起机、动态时最大！电容耦合型驱动电路中的振荡原边仅串联5ohm电阻耦合电容仅由10uF改至20uFLmCSQ=降低原边串联谐振电路的Q值，可以减小驱动电路中的振荡！RS电容耦合型驱动电路中的振荡仅激磁电感由2mH改至0.2mH串联电阻、增大电容、减小激磁电感LmCSQ=

7、降低原边串联谐振电路的Q值，可以减小驱动电路中的振荡！RS桥式变换器中的驱动–常用电路C1Q1Q2N222210uVg1Out1Ip10Vgs1R7Q5C3V1Q2Q2N2904R5TX12mHP1S112C2Q3V3Q2N2222S21uVg2Out2L1V2Q410Vgs2Q2N2904R9Q8R8桥式变换器中的驱动电路10.50Ip/A-0.5-1128V4-0128V4-010V0-10-2010?0-10-200.9820.9840.9860.9880.990.9920.9940.9960.99811.0021.004Time/mSecs2uSecs/d

8、iv桥式变