濾波器，以改善波形，避免脈沖上升沿尖峰擊穿電機繞組。
圖1
采用雙極型開關(guān)管的逆變器，基極驅(qū)動電流基本上為開關(guān)電流的1/β，因此大電流開關(guān)電路必須采用多級放大，不僅使電路復(fù)雜化，可靠性也變差而且隨著輸出功率的增大，開關(guān)管驅(qū)動電流需大于集電極電流的1/β，致使普通驅(qū)動IC無法直接驅(qū)動。雖說采用多級放大可以達(dá)到目的，但是波形失真卻明顯增大，從而導(dǎo)致開關(guān)管的導(dǎo)通/截止損耗也增大。目前解決大功率逆變電源及UPS的驅(qū)動方案，大多采用MOS FET管作開關(guān)器件。
MOSFET管的應(yīng)用
近年來，金屬氧化物絕緣柵場效應(yīng)管的制造工藝飛速發(fā)展，使之漏源極耐壓（VDS）達(dá)kV以上，漏源極電流（IDS）達(dá)50A已不足為奇，因而被廣泛用于高頻功率放大和開關(guān)電路中。
除此而外，還有雙極性三極管與MOS FET管的混合產(chǎn)品，即所謂IGBT絕緣柵雙極晶體管。顧名思義，它屬MOS FET管作為前級、雙極性三極管作為輸出的組合器件。因此，IGBT既有絕緣柵場效應(yīng)管的電壓驅(qū)動特性，又有雙極性三極管飽合壓降小和耐壓高的輸出特性，其關(guān)斷時間達(dá)到0.4μs以下，VCEO達(dá)到1.8kV，ICM達(dá)到100A的水平，目前常用于電機變頻調(diào)速、大功率逆變器和開關(guān)電源等電路中。
一般中功率開關(guān)電源逆變器常用MOS FET管的并聯(lián)推挽電路。MOS FET管漏-源極間導(dǎo)通電阻，具有電阻的均流特性，并聯(lián)應(yīng)用時不必外加均流電阻，漏源極直接并聯(lián)應(yīng)用即可。而柵源極并聯(lián)應(yīng)用，則每只MOS FET管必須采用單獨的柵極隔離電阻，避免各開關(guān)管柵極電容并聯(lián)形成總電容增大，導(dǎo)致充電電流增大，使驅(qū)動電壓的建立過程被延緩，開關(guān)管導(dǎo)通損耗增大。
MOSFET的驅(qū)動
近年來，隨著MOSFET生產(chǎn)工藝的改進，各種開關(guān)電源、變換器都廣泛采用MOS FET管作為高頻高壓開關(guān)電路，但是，專用于驅(qū)動MOS FET管的集成電路國內(nèi)極少見。驅(qū)動MOSFET管的要求是，低輸出阻抗，內(nèi)設(shè)灌電流驅(qū)動電路。所以，普通用于雙極型開關(guān)管的驅(qū)動IC不能直接用于驅(qū)動場效應(yīng)管。
目前就世界范圍來說，可直接驅(qū)動MOSFET管的IC品種仍不多，單端驅(qū)動器常用的是UC3842系列，而用于推挽電路雙端驅(qū)動器有SG3525A（驅(qū)動 N溝道場效應(yīng)管）、SG3527A（驅(qū)動P溝道場效應(yīng)管）和SG3526N（驅(qū)動N溝道場效應(yīng)管）。然而在開關(guān)電源快速發(fā)展的近40年中，畢竟有了一大批優(yōu)秀的、功能完善的雙端輸出驅(qū)動IC.同時隨著MOSFET管應(yīng)用普及，又開發(fā)了不少新電路，可將其用于驅(qū)動MOSFET管，解決MOSFET的驅(qū)動無非包括兩個內(nèi)容：一是降低驅(qū)動IC的輸出阻抗；二是增設(shè)MOSFET管的灌電流通路。為此，不妨回顧SG3525A、SG3527A、SG3526N以及單端驅(qū)動器UC3842系列的驅(qū)動級。
圖2
圖2a為上述IC的驅(qū)動輸出電路（以其中一路輸出為例）。振蕩器的輸出脈沖經(jīng)或非門，將脈沖上升沿和下降沿輸出兩路時序不同的驅(qū)動脈沖。在脈沖正程期間，Q1導(dǎo)通，Q2截止，Q1發(fā)射極輸出的正向脈沖，向開關(guān)管柵極電容充電，使漏-源極很快達(dá)到導(dǎo)通閾值。當(dāng)正程脈沖過后，若開關(guān)管柵-源極間充電電荷不能快速放完，將使漏源極驅(qū)動脈沖不能立即截止。為此，Q1截止后，或非門立即使Q2導(dǎo)通，為柵源極電容放電提供通路。此驅(qū)動方式中，Q1提供驅(qū)動電流，Q2提供灌電流（即放電電流）。Q1為發(fā)射極輸出器，其本身具有極低的輸出阻抗。
為了達(dá)到上述要求，將普通用于雙極型開關(guān)管驅(qū)動輸出接入圖2b的外設(shè)驅(qū)動電路，也可以滿足MOS FET管的驅(qū)動要求。設(shè)計驅(qū)動雙極型開關(guān)管的集成電路，常采用雙端圖騰柱式輸出兩路脈沖，即兩路輸出脈沖極性是相同的，以驅(qū)動推挽的兩只NPN型三極管。為了讓推挽兩管輪流導(dǎo)通，兩路驅(qū)動脈沖的時間次序不同。如果第一路輸出正脈沖，經(jīng)截止后，過一死區(qū)時間，第二路方開始輸出。兩路驅(qū)動級采用雙極型三極管集射極開路輸出，以便于取得不同的脈沖極性，用于驅(qū)動NPN型或PNP型開關(guān)管。
前級驅(qū)動IC內(nèi)部緩沖器的發(fā)射極，在負(fù)載電阻R1上建立未倒相的正極性驅(qū)動脈沖使三極管Q截止。在驅(qū)動脈沖上升沿開始，正極性脈沖通過二極管D加到MOS FET開關(guān)管柵-源極，對柵源極電容CGS充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到開關(guān)管柵極電壓閾值時，其漏源極導(dǎo)通。正脈沖持續(xù)期過后，IC內(nèi)部緩沖放大器發(fā)射極電平為零，輸出端將有一定時間的死區(qū)。此時，Q的發(fā)射極帶有CGS充電電壓，因而Q導(dǎo)通，CGS通過Q的ec極放電，Q的集電極電流為灌電流通路。R2為開關(guān)管的柵極電阻，目的是避免開關(guān)管的柵極在Q、D轉(zhuǎn)換過程中懸空，否則其近似無窮大的高輸入阻抗極容易被干擾電平所擊穿。采用此方式利用普通雙端輸出集成電路，驅(qū)動MOS FET開關(guān)管，可以達(dá)到比較理想的效果。為了降低導(dǎo)通/截止損耗，D應(yīng)選用快速開關(guān)二極管。Q的集電極電流應(yīng)根據(jù)開關(guān)管決定，若為了提高輸出功率，每路輸出采用多只MOS FET管并聯(lián)應(yīng)用，則應(yīng)選擇ICM足夠大的灌流三極管和高速開關(guān)二極管。
12下一頁全文
本文導(dǎo)航
分享到：微信QQ空間新浪微博騰訊微博
1
收藏(1)
打印
免費訂閱 ElecFans 信息速遞，掌握即時科技產(chǎn)業(yè)動態(tài)與最新技術(shù)方案
