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1、25卷第11期微电子学与计算机Vol.25No.112008年11月MICROELECTRONICS&COMPUTERNovember2008脉冲变压器MOSFET栅极驱动电路分析与仿真林丘练,王英武,王俊峰(西安微电子技术研究所,陕西西安710054)摘要:为了使BUCK变换器中MOSFET能够浮地工作,采用脉冲变压器构成其栅极驱动电路.分析驱动电路的结构和工作原理,对脉冲变压器进行设计,并给出增大磁化电感和减小漏感的方法,从而有效传输驱动波形,有利于降低MOSFET的损耗,提高BUCK变换器的效率.通过软件和实验对脉冲变压器驱动电路进行
2、电路仿真和实验验证.关键词:脉冲变压器;驱动波形;电路仿真;实验验证中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1000-7180(2008)11-0185-03AnalysisandSimulationofPulseTransformerMOSFETGateDriveCircuitsLINQiu2lian,WANGYing2wu,WANGJun2feng(Xi′anMicroelectronicsTechnologyInstitute,Xi′an710054,China)Abstract:InordertomaketheMOSFETfl
3、oatworkingintheBUCKconverter,onetypeofthepulsetransformergatedrivecircuitsisused.Thecircuit’stopologyanditsworkingprinciplearepresented.Thepulsetransformerdesignisdis2cussedindetail,themethodofhowtoaugmentthemagnetizinginductanceandminishtheleakinginductanceisprovided,ands
4、imulationandprototypeverifiedresultsaregiven.Keywords:pulsetransformer;drivewaveform;simulation;verifiedresults1引言2电路结构和工作原理BUCK变换器是一种降压结构,广泛用于计算为了提高开关速度和降低导通损耗,通常选用机、通信等系统中的负载端POL(pointofload)稳NMOS管作开关管,图1为脉冲变压器驱动电路.压.但是由于拓扑结构自身的缘故,通常采用驱动电其工作原理为:当脉冲电平为高时,Vpulse向C1充路对MOSFE
5、T进行开关控制,使MOSFET能够在电,C1有隔断直流的作用,利用脉冲变压器匝比把较宽的输入电压范围内正常工作.目前,MOSFETVpulse传递到次级端,C2的作用是改善由于C1带来驱动电路主要有集成芯片型和脉冲变压器型两大类的不良影响,利用D稳压管的钳位,使Vg电压迅型,前者价格比较昂贵,而后者成本低,结构简单,且速大于开启电压Vth,电流经Rg向寄生电容Cgd,随着开关频率的增加,可以选用小尺寸的磁芯,减少Cgs充电,导通NMOS开关管.当脉冲电平为零时,电路的体积.因而对脉冲变压器栅极驱动电路进行C1通过变压器初级电感对地放电,C1
6、两端电压为分析、仿真,在开关电源高频化、小型化发展趋势下具有显著意义.零,同时C2经过Rg,Rgs放电,NMOS开关管的寄生电容Cgd,Cgs上的电荷通过Rgs放电,使Vg迅速小于Vth,关断NMOS开关管.收稿日期:2008-01-08186微电子学与计算机2008年=0.1～1μF,从快速与稳定方面考虑,栅极要串联小电阻Rg=10～150Ω,且栅源极接泄放电阻Rgs=10～30kΩ,稳压管钳位脉冲电压,V稳压=10～15V.4电路仿真与验证依照图1脉冲变压器驱动电路,采用Pspice进行仿真,用脉冲电压源Vpulse代替PWM信号源,参
7、图1BUCK变换器原理图数为Vpulse(V1(初始值)=0V,V2(幅值)=10V,3驱动电路设计TD(延迟)=100ns,Tr(上升)=50ns,Tf(下降)=50ns,[526]pw(脉冲宽度)=2.1μs,per(周期)=3.3μs),变压器脉冲变压器是驱动电路的核心部分,主要起电[1]匝数Np:Ns=14:14,V稳压=10V,开关管为气隔离作用,其功耗及温升可以忽略.开关管趋IRF530,C1=0.1μF,C2=0.1μF,Rg=55Ω,Rgs于关断时的下降时间和趋于导通时的上升时间的快=20kΩ.慢是降低开关管损耗功率,提高效
8、率的主要因素.要设计了主要参数为Vin=40～70V,Vo=35V,缩短这两个时间,除选择高反压,高速度,大功率的Io=1.43A,fsw=300kHz的BUCK电路进行验证,开
