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一种通用型的变压器隔离驱动模块

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boy59
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  • 2021-7-2 11:20:27
  隔离驱动有多种实现方法,目前最实用的是变压器隔离方案。变压器隔离驱动唯一需要解决的是励磁电感复位问题,比较常见的是隔直电容解决方案,见下图。
隔直电容.jpg
                              
                   1 带隔直电容的变压器隔离驱动
  图1这种方案设计的很巧妙,电路器件少、驱动波形理想,开关应力小。但这种电路只在稳态下工作良好,一旦占空比大范围变动就会出现占空比丢失或开关误导通的问题。

boy59
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  • 2021-7-2 12:37:59
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  造成这一问题的原因就出在隔直电容上,新的思路舍弃隔直电容在保证励磁电感完全复位的前提下也不产生大的开关应力(兼顾成本)。
第一种思路是采用调制的方案,详见之前的帖子。
调制模式.jpg    
                        图2 调制模式电路
调制波形.jpg
                           图3  调制模式波形
  调制模式对波形时序有一定的要求信号发生电路略复杂,最主要的缺点是调制信号频率比较高,比如开关频率100kHz调制信号的频率可能要达到1MHz
boy59
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  • 2021-7-2 13:29:45
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第二种思路也是一种新的思路实现方法极其简单,核心思路是一分为二、合二为一。
一分二波形.jpg

                                图4 D触发器实现的信号一分二
如图4所示利用一个D触发器实现一分频电路结果相当于占空比减半,如果输入的是直流信号则输出的也只是占空比为50%的信号,隔离变压器的磁复位问题就容易解决了。
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  • 2021-7-2 13:47:34
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D触发器是依靠信号边缘动作的如果输入是直流信号则无法产生边沿信号,这里利用一固定时钟信号产生两分频动作从而不依赖输入信号可实现对包括直流信号在内的任意频率、任意占空比信号的驱动。
驱动buck.jpg

                              图5 通用型变压器隔离驱动模块驱动Buck电路
图5通用模块中由一个时钟信号、一个非门、两个与门构成“分频”器保证隔离变压器上的信号占空比不大于50%,隔离变压器的磁复位可采用双绕组、RCD,双管等,隔离变压器的次边通过两个二极管实现“或”功能将两路信号合二为一,通过两个PNP三极管实现对零信号的处理,仿真波形如下:
驱动波形.jpg

                                  图6 驱动信号及励磁电流
boy59
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  • 2021-7-2 14:12:28
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电路特点:
1、        时钟信号与输入信号无关,不存在时序问题,输入信号的频率和占空比可以任意(可直流输入)。
2、        功耗低,最大峰值励磁电流Ipk_Lm.Max=0.5*Vcc*T.clock/Lm,如果变压器初级采用双管或双绕组结构损耗极低。
3、        成本低,虽然用到了两个变压器但每个变压器只工作于半载理论上总成本不会增加。并且利用隔直电容实现的变压器隔离驱动电路在初上电及占空比变化时励磁电流会发生较大漂移所以设计变压器时要留有余量导致体积和成本增加,而这里的电路是不需要留余量的。
4、        可模块化,因为不受输入信号频率的影响所以隔离变压器可以采用标准化产品,进而整个驱动模块也可以实现标准化生产,批量生产可使成本进一步降低。
zhangruineng
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  • 2021-7-2 15:05:43
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什么软件做的图?
zhangruineng
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  • 2021-7-2 15:06:24
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驱动信号有问题。。
boy59
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  • 2021-7-2 15:19:25
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Saber软件,驱动信号有什么问题?
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