20170502-开关电源中的变压器隔离驱动电路(一)

开关电源中的变压器隔离驱动电路（一）
普高（杭州）科技开发有限公司 张兴柱 博士
图1是非常常用的隔离驱动电路，其原边类似于正激变换器中的接法，第三绕组c N 和
(gs V
图1： 隔离驱动电路#1
二极管c D 串联用来对原边激磁电感的去磁，一般情况下，可选择p c N N =，且将c N 和p N 双股并绕。

副边绕组s N 与二极管2D 、三极管2Q 及3R 、4R 来恢复原边驱动信号的波形，并实现隔离，其中调节4R 的大小，可以调节隔离驱动信号的驱动能力，2Q 与3R 的作用是保证MOSFET S1在断开瞬间，其门源电荷上电压的快速放电，以便提高 S1的关断速度。

5R 与1ZD 则是用来保护S1免受损坏的两个元件，加5R 后，可避免在控制电路还没有工作，功率级已经加电时因S1的DG 电容和GS 电容所引起的 S1之误导通及相应的损坏，其阻值可选为5K~50K ；加ZD2是用来保证各种动态下S1的GS 电压不会超过其规定的最大值，以避免S1的门源损坏，其稳压值可取18V 左右。

原边的Q1既可用MOSFET ，也可用三极管，电阻1R 和2R 的选择比较容易，在Q1用MOSFET 时，1R 可取几十到数百殴姆，2R 可取几千殴姆。

上述隔离驱动电路在p c N N =时，能隔离的驱动信号，其最大占空比要小于0.5，否则其变压器会因为伏秒不平衡而饱和。

所以这种隔离驱动电路多用在二极管去磁双正激变换器和对称驱动半桥变换器中。

如前面所说的，隔离驱动变压器的设计可先按原则选好铁芯的材料和铁芯的形状及尺寸，然后按下面的公式计算匝数：
8_max 10×∆×=
s
c s
cc p f BA V D N （匝）
其中：r B B B −=∆max ，sat B B <max ，r B 为剩磁，单位（Gass ）；c A 为所选铁芯的截面积，
单位2)(cm ，max D 为驱动信号的最大占空比，s f 驱动信号的频率，单位为（Hz ），s cc V _为隔离驱动电路原边供电电源，单位（V ）。

对计算的匝数取整数，并取p c N N =，p s N N =，然后在所选择的铁芯上按安规要求绕制这三个绕组，看看是否可以绕下，如果能够绕下，且实验波形没有失真，则该隔离变压器的设计就是成功的，否则就要选择一个大一些的铁芯来重新进行计算。

在隔离驱动电路#1中，如果选择的Q1及隔离变压器都有一定的功率的话，则隔离后的驱动信号就具有一定的功率，因此这个隔离驱动电路，既可实现信号的隔离，还可实现信号的放大。

一般对较大功率开关电源中的MOSFET 进行隔离驱动时，只要能提供驱动瞬间的峰值电流在（1~2）A 即可，非隔离驱动中，这种瞬间功率由专用的驱动IC 来实现，而在隔离驱动中，这种瞬间功率就可由上述隔离驱动电路来实现，此时不再需要驱动IC 。