脈沖變壓器電路,脈沖驅動變壓器電路設計-KIA MOS管

驅動變壓器電路圖

磁芯的選擇

典型的脈沖驅動變壓器一般多是用鐵氧體磁心設計制造的，這樣可以降低成本。高頻條件下鐵氧體具有很高電阻率，渦流損耗小，價格低，是高頻變壓器磁芯的，缺點是磁導率通常較低。

常用磁心的外形大多數是EE、EER、ETD型。它們都是由“E”型磁心和相應的骨架組成。這些骨架可以采用表面安裝法或通孔安裝法裝配。在有些情況下，也采用環形磁心設計制作驅動變壓器，這樣的優點是漏感很小，但磁環的繞制工藝比較麻煩由于是采用小磁環，所以必須要人工繞制，成本會增加。

驅動變壓器的設計和關鍵參數分析

驅動變壓器的計算可以參照正激的方式設計，初級匝數

通常情況下，匝比一般選擇1:1即可。

在設計驅動變壓器時，其關鍵電氣參數中的兩個參數(漏電感值和繞組電容量)是需要控制的。因為大的漏電感值和繞組電容量可能引起諸如相位漂移、時間誤差、噪聲和上沖等不合乎使用要求的輸出信號。

理想情況下，驅動變壓器是不儲存能量的。不過實際上驅動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域，這種能量表現為漏感和磁化電感。

盡管MOS管驅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很高的電流，為了減少延遲，保證驅動的穩定、安全可靠，也為了抑制高頻振蕩，保持低漏感仍然是必須的。

對于驅動變壓器繞組的電容量我們希望其值小于100pF。布板的時候盡量讓驅動靠近開關管，高頻電流回路面積盡量做小，控制電路盡量遠離高頻回路。

我們知道繞組越接近磁心表面漏感越小，繞組匝數越少，越容易作到這點;另外磁心的電感系數越高、磁導率越高，導磁能力越好，漏感越小。所以大多驅動變壓器、網絡變壓器都用高導材料來做。

另外在一個變壓器中分布電容和漏感是兩個矛盾的參數，但是通過繞制方法可以折中處理。對于上升沿的時間和下降沿的時間，磁心材料尤其是繞制工藝是非常關鍵的。

驅動變壓器這種本身功率并不是很大的情況，尤其要求勵磁電感要大些，不然勵磁電流大了，那么驅動變壓器的效率就小了。

驅動變壓器、網絡變壓器等都屬于弱信號類變壓器，傳輸功率小、信號弱，這類變壓器和大家熟悉的開關電源功率類變壓器差別較大，因此一定要區別對待。

像這些弱信號變壓器更加關注的是變壓器波形的完整性，也就特別要關注微等效電路。相對開關電源功率類變壓器，信號變壓器更敏感，設計和工藝部分要求嚴格。

驅動變壓器的繞制

驅動變壓器主要作用是隔離驅動，將波形傳遞給需要浮地驅動的MOSFET，如果繞制工藝設計不好，會導致波形嚴重失真，造成很大的干擾，影響整個產品的效率與EMC。

驅動變壓器的電流并不大，一般對趨膚效應與臨近效應考慮得不多，主要考慮的是耦合效果，也就是說對信號傳遞的不失真度和穩定性。繞組在弱耦合狀態下會產生漏電感。繞組的匝數較多以及在制造過程中繞組的線匝排列不均勻時都將產生大的繞組電容量。在變壓器的電氣參數設計階段和規范的制造過程中，可以保證漏感減至值。

單端雙管正激的驅動變壓器為例，繞制方法：

初級-次級繞法和次級包初級繞法

普通的初級-次級繞法這樣的變壓器繞制工藝簡單，繞組的用銅量少，成本低廉。但是缺點也明顯，當用于傳輸的波形頻率較高時，特別是大功率電源的驅動時，容易產生失真，上升沿與下降沿時間變長，且有明顯的振蕩。針對這樣的情況，推薦使用次級包初級，初級包次級，三明治繞法等幾種繞制方法來改進。

初級包次級繞法和三明治繞法

如果要采用磁環繞制，能在一層內繞完初次級的所有線圈是的，而且初次級圈數相等是漏感的，如果初次級圈數不等，也要讓初次級都能均勻分布在整個窗口上。也就是說初級或者次級緊密排繞一層繞不滿整個窗口，就要均勻分開繞，讓初級和次級整個繞組剛好能排滿整個窗口。實際不一定非要只繞一層，只要均勻排滿整個窗口，就算初次級各占一層，漏感也不會太大，一般驅動也夠用了，除非對驅動速度要求極高。

電路分析

如圖1，用隔離變壓器來驅動MOS，圖中電容C1261起什么作用呢？

答案是:變壓器的磁復位作用。

分析如下:

變壓器耦合優點是延遲非常低，可以在很高的壓差下工作。因此驅動大功率的MOS管一般會采用變壓器隔離的方式。也有用IC來驅動的。

法拉第定律規定，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，最終導致磁芯飽和。

使用隔離變壓器之后，變壓器磁芯如何在每個脈動工作磁通之后都能恢復到磁通起始值，這是產生的新問題，稱為去磁復位問題。因為線圈通過的是單向脈動激磁電流，如果沒有每個周期都作用的去磁環節，剩磁通的累加可能導致出現飽和。這時開關導通時電流很大；斷開時，過電壓很高，導致開關器件的損壞。

而且在使用時加在變壓器原邊的驅動信號可能會出現偏差，尤其在批量生產時不能保證正負面積完全相等。所以需要在電路中串聯電容C，作用是為磁化的磁芯提供復位電壓，如果沒有這個電容，會出現磁飽和。

在電容前端也可以串接一個R ，作用是為了防止占空比突然變化形成LC震蕩，因此可以加電阻進行緩解，不過本設計中并未使用。

電路中所設計的R D的作用也是磁復位的目的，類似于單端反激中的RCD吸收。

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