dcdc驱动线路设计模块 13页

DC/DC驱动线路设计规范规范编码：TS-C040202004版本:V1.0密级：秘密ENP研发业务管理部执笔人:茹永刚页数：共8页DCDC驱动电路设计规范2002年05月30日发布2002年05月30日实施艾默生网络能源有限公司 刖目本规范于2002.05.30首次发布。本规范起草单位.•研发业务管理部、一次电源开发部木规范执笔人：茹永刚本规范主要起草人：茹永刚、方旺林、昊建华、周代文、张华健、张强本规范标准化审查人：林攀木规范批准人：方强木规范修改记录： 更改信息登记表版本更改原因更改说明更改人更改时间 摘凌5缩写词/关键词/解释51.彩原52.适用范围53.规范满足的技术指标（特征指标）54.详细电路图55.工作原理简介66.设计、调试要点67.局部PCB版图（可选项）78.元器件明细表（详见附录）79.设计实例710.P緑9附录1.元器件明细表9附录2.应用反例（可选项）9摘要本规范介绍丫一种常用的MOSFET驱动线路，该电路适用于全桥、半桥等互补对称驱动电路（双正激线路同名端需更改），可以有效的消除由于MOSFET米勒效应引起的误导通。线路简单成本较低。关键词米勒效应、导通时间、关断时间缩略词解释一来源本规范中的电路来源于H5415Z模块的实际应用，已经通过大批量运行得到验证， 二适用范围该单元电路可用于一般的有双管驱动需求的整流模块中，如一次电源新50A整流模块、新25A整流模块、100A整流模块等等。三规范满足的技术指标（特征指标）驱动在新50A中的使用指标为：——工作频率：80K——驱动电压：12.5V——驱动功率：1.23W（DC/DC管子采用IRFP460A）四详细的电路图 图1H5415Z驱动线路:五工作原理简介在桥式等有上下管存在的线路中，当上下管中的1只管导通时，另一管的VDS会迅速上升到较高的电压，此时由于mosfet结电容的存在，未导通管的GS间结电容会被充电(即米勒效应)，当VGS高到一定程度时，该管导通，即出现上下管直通现象。木规范所介绍的驱动线路采用驱动变压器进行隔离，副边两个绕组分别用来驱动上管及下管，工作原理为:互补的驱动信号GD、GC经驱动芯片U301(TPS2812或4424)后，送出驱动能力提升后的驱动信号oiitl、out2,该信号再驱动由三极管(MJE172及MJE182)组成的推挽三极管，推挽三极管的输出电压加在驱动变压器的原边，作力变压器的原边输入，再经过驱动变压器后送出两路驱动信号。其中一个副边绕组的电压经过限流电阻(R228&R291或R287&R292)加到管子的GS间，使其导通，另外一个副边绕组通过二极管与电阻(D310&R323或D304&R308)将反压加在管子的GS间，作为管子的关断通道。 六设计调试要点 1.变压器的设计:工作频率为f,占空比D,Ae为磁芯截面积，最大工作磁通密度Bm，驱动变压器原边匝数N为：Kfxf乂B”，Ae变压器的匝比由所需的驱动电压及Vccl的大小决定n=Vccl/Vgs2.推挽三极管的作用：在驱动芯片内部高低信号由MOSFET产生、驱动电流较大时，由于MOSFET的导通电压由KdsorvHcks决定，所以会出现驱动信号管不彻底，影响管子的可调关断速度，增加损耗。3.通过调节电阻R288及R291(R287&R292)可获得所需的mosfet开通速度，关断速度从损耗角度来讲越快越好，可直接通过一个二极管D304(D310)实现驱动线路的最大电流可通过如下计算：(nx/?288///?2914.电容C390的作用是驱动变压器偏磁补偿5.D314&R253(D308&R252)的冃的是提供去磁回路6.电阻R371的目的是为丫在驱动输出发生短路吋阻止故障的进一步延伸，七元器件明细表见附录1。八设计实例H5415Z的驱动线路如图1示，模块基本参数为：DC/DCtopology为移相全桥，MOSFET采用IRF460A,VCCD1=13V,1.计中的变量说明Vccd2驱动电压D驱动变压器的占空比(恒定为0.47) N……驱动变压器原边匝数Lmin驱动变压器最小电感量 I励磁驱动变压器励磁电流Ic驱动变压器原边电流If-DC/DCMOSFET中Ids峰值电流lavDC/DCMOSFET中Ids平均电流PdriverDC/DC管子驱动损耗PconductionDC/DC管子导通损链Poff--DC/DC管子关断损耗2、DC/DC驱动变压器IRFP460A的Vgs为±30V,所以取驱动变压器的匝比为1:1：1,管子的实际驱动电压为Vd=12.5V。驱动变压器采用EP13磁芯，材料为DMR30(相当于PC30),Le=24.2mm、Ae=19.5mm**2、Ve=472mm**3、AL=1170nH/(N**2),工作频率f=80Khz，驱动电压Vd=12.5V,占空比恒定为D=0.47。因为是MOSFET驱动变压器，不会出现大的电流，取Bm=0.12mTN=KfQfsQAe=4fi8000060J2ai9.5£-6=ilTs为降低成本，减少编码，与新25A的驱动变压器完全一致。取N=2OTs12.50.1m7KfQfs£^QAe~4£^80000^20S19.5E-6100°C吋DMR30的饱和磁通密度Bs=390mT,有较人的降额。感量漏感Llk<2.0uH励磁电流峰值:原边电流峰值:Lmin=Alm2=1170£QQ2=OAlmH12.5励磁=TJ=IQLQf=20).5filo-3£580000r,_Vd.r7c—/?286///?289+2励磁—310.15A+0.15=0.55A原边电流的有效值：因为驱动变压器的输出电流主要对MOSFET的结电容充电，驱动功耗计算=2x-xQs;xVxf=0.8WImean=PgW=l/12.5=0.08A,Irms按照0.2的占空比计算为: rms=Im^=0£8=018y4VoV02因EP13绕线窗U面积较小，普通铜线无法满足原副边的安规距离，所以选用三层绝缘线（&0.25mm），电流密度：Irms0.18银线;rx0.125=3.65A/mm满足要求（＜5A/mm*2）3.推挽三极管的选择为提高幵关的上升和下降速度，MOSFET的驱动采用推挽的方式，电阻R286及R289（R285、R290）的H的是用来抑制寄生振荡。二极管D305、R309为MOSFET提供了GS间结电容的放电回路。推挽三极管采用MJE182和MJE172（Vce=80V、Ic=3A）。最大的导通电流Ic为：，c=R2S6/C/R2S9+’励磁==06/44.其它驱动芯片采用TPS2812（最大输出电流2A）,线路与TC4424完全兼容，因为TPS2812的工作电压为15V,而Vcc2为12.8V,引起TPS2812的工作电压降额不够，可以在TPS2812的电源前面串入两个二极管，使VCC降为12.8-1.5=11.3V。因为驱动芯片TPS2812的输出用来驱动推挽三极管，驱动电流极小，所以功耗可以不考虑。MOSFET的GS间加稳压管进行过压保护，VgsMAX为±30V，采用18V的稳压管。十：附录1.元器件明细表U301Q305、Q309Q311Q307电阻R370的目的是为了在驱动输出发生短路时阻止故障的进一步延伸，电容C378与C374的冃的是去耦。39110205驱动芯片-2812-2AMOSFET驱动芯片-DIP8 15050018PNP三极管/100V/3A/12.5W/T0-225AA15050019NPN三极管/100V/3A/12.5W/T0-225AA 2.正激式驱动线路图2正激式驱动线路上图示力50A最初使用的正激式驱动线路，该线路具有驱动能力强的特定，但与本规范介绍的线路相比，有如下的缺点：a.驱动线路复杂，成本较高。b.四只主功率管分别驱动，米勒效应严重，在开机的第一个周期时可能出现直通（模块早期窄脉冲导致消磁时间短，米勒效应严重引起直通是相同原因）c.因为消除米勒效应作用有限，无法使用开关速度较快的功率管，不利于成本降低。d.对关断三极管的参数（保持时间、放大倍数等）要求较高，否则会出现过谐振而炸机。