單端變壓器耦合MOS管驅(qū)動電路分析-KIA MOS管

MOS管隔離驅(qū)動電路，如果驅(qū)動高壓MOS管，我們需要采用變壓器驅(qū)動的方式和集成的高邊開關。

這兩個解決方案都有自己的優(yōu)點和缺點，適合不同的應用。集成高邊驅(qū)動器方案很方便，優(yōu)點是電路板面積較小，缺點是有很大的導通和關斷延遲。

變壓器耦合解決方案的優(yōu)點是延遲非常低，可以在很高的壓差下工作。通常它需要更多，缺點是需要很多的元件并且對變壓器的運行有比較深入的認識。

變壓器常見問題和與MOS管驅(qū)動相關的問題：

變壓器有兩個繞組，初級繞組和次級繞組實現(xiàn)了隔離，初級和次級的匝數(shù)比變化實現(xiàn)了電壓縮放，對于我們的設計一般不太需要調(diào)整電壓，隔離卻是我們注重的。

理想情況下，變壓器是不儲存能量的（反激“變壓器”其實是耦合電感）。不過實際上變壓器還是儲存了少量能量在線圈和磁芯的氣隙形成的磁場區(qū)域，這種能量表現(xiàn)為漏感和磁化電感。

對于功率變壓器來說，減少漏感可以減少能量損耗，以提高效率。MOS管驅(qū)動器變壓器的平均功率很小，但是在開通和關閉的時候傳遞了很高的電流，為了減少延遲保持漏感較低仍然是必須的。

法拉第定律規(guī)定，變壓器繞組的平均功率必須為零。即使是很小的直流分量可能會剩磁，  終導致磁芯飽和。這條規(guī)則對于單端信號控制的變壓器耦合電路的設計有著重大影響。

磁芯飽和限制了我們繞組的伏秒數(shù)。我們設計變壓器必須考慮  壞情況和瞬時的  大的伏秒數(shù)。（在運行狀態(tài)下，  壞情況和瞬時的，  大占空比和  大電壓輸入同時發(fā)生的情況），  我們確定的是變壓器有一個穩(wěn)定的電源電壓。

對于單端應用的功率變壓器來說，很大一部分開關周期需要保留來保證磁芯的正確復位（正激變換器）。復位時間大小限制電路運行的占空比。

不過由于采用交流耦合實現(xiàn)了雙向磁化，即使對于單端MOS管驅(qū)動變壓器也不是問題。

單端變壓器耦合MOS管驅(qū)動電路

隔直電容必須在源邊電路，起到的作用是提供重啟電壓，如果沒有該電容，變壓器的磁化電壓和占空比相關，變壓器磁性可能飽和。

雙端變壓器耦合MOS管驅(qū)動電路

MOS管  顯著的特性是開關特性好，所以被廣泛應用于需要電子開關的電路中，常見的如開關電源和馬達驅(qū)動電路，也有照明調(diào)光。

現(xiàn)在的MOS驅(qū)動，有幾個特別的需求：

1.低壓應用

當使用5V電源，這時候如果使用傳統(tǒng)的圖騰柱結(jié)構(gòu)，由于三極管的be只有0.7V左右的壓降，導致實際  終加載gate上的電壓只有4.3V，這時候，我們選用標稱gate電壓4.5V的MOS管就存在一定的風險。同樣的問題也發(fā)生在使用3V或者其他低壓電源的場合。

2.寬電壓應用

輸入電壓并不是一個固定值，它會隨著時間或者其他因素而變動。這個變動導致PWM電路提供給MOS管的驅(qū)動電壓是不穩(wěn)定的。為了讓MOS管在高gate電壓下安全，很多MOS管內(nèi)置了穩(wěn)壓管強行限制gate電壓的幅值。

在這種情況下，當提供的驅(qū)動電壓超過穩(wěn)壓管的電壓，就會引起較大的靜態(tài)功耗。

同時，如果簡單的用電阻分壓的原理降低gate電壓，就會出現(xiàn)輸入電壓比較高的時候MOS管工作良好，而輸入電壓降低的時候gate電壓不足，引起導通不夠徹底，從而增加功耗。

3.雙電壓應用

在一些控制電路中，邏輯部分使用典型的5V或3.3V數(shù)字電壓，而功率部分使用12V甚至更高的電壓。兩個電壓采用共地方式連接。

這就提出一個要求，需要使用一個電路，讓低壓側(cè)能夠有效的控制高壓側(cè)的MOS管，同時高壓側(cè)的MOS管也同樣會面對1和2提到的問題。

在這三種情況下，圖騰柱結(jié)構(gòu)無法滿足輸出需求，而很多現(xiàn)成的MOS驅(qū)動IC，似乎也沒有包含gate電壓限制的結(jié)構(gòu)。

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