dcdc驱动线路设计模块

DCDC驱动电路设计规范

2002年05月30日发布2002年05月30日实施艾默生网络能源有限公司

前言

本规范于2002.05.30首次发布。

本规范起草单位：研发业务管理部、一次电源开发部

本规范执笔人：茹永刚

本规范主要起草人：茹永刚、方旺林、吴建华、周代文、张华健、张强本规范标准化审查人：林攀

本规范批准人：方强

本规范修改记录：

更改信息登记表

目录

摘要 (5)

缩写词/关键词/解释 (5)

1.来源 (5)

2.适用范围 (5)

3.规范满足的技术指标（特征指标） (5)

4.详细电路图................... (5)

5.工作原理简介 (6)

6.设计、调试要点 (6)

7.局部PCB版图（可选项）................. .. (7)

8.元器件明细表(详见附录)................................. . (7)

9.设计实例 (7)

10.附录 (9)

附录1.元器件明细表 (9)

附录2.应用反例（可选项） (9)

摘要

本规范介绍了一种常用的MOSFET驱动线路，该电路适用于全桥、半桥等互补对称驱动电路（双正激线路同名端需更改），可以有效的消除由于MOSFET米勒效应引起的误导通。线路简单成本较低。

关键词

米勒效应、导通时间、关断时间

缩略词解释

一来源

本规范中的电路来源于H5415Z模块的实际应用，已经通过大批量运行得到验证，

二适用范围

该单元电路可用于一般的有双管驱动需求的整流模块中，如一次电源新50A整流模块、新25A整流模块、100A整流模块等等。

三规范满足的技术指标（特征指标）

驱动在新50A中的使用指标为：

——工作频率：80K

——驱动电压：12.5V

——驱动功率：1.23W（DC/DC管子采用IRFP460A）

四详细的电路图

图1 H5415Z驱动线路图

五工作原理简介

在桥式等有上下管存在的线路中，当上下管中的1只管导通时，另一管的VDS会迅速上升到较高的电压，此时由于mosfet结电容的存在，未导通管的GS间结电容会被充电（即米勒效应），当VGS高到一定程度时，该管导通，即出现上下管直通现象。

本规范所介绍的驱动线路采用驱动变压器进行隔离，副边两个绕组分别用来驱动上管及下管，工作原理为：互补的驱动信号GD、GC经驱动芯片U301（TPS2812或4424）后，送出驱动能力提升后的驱动信号out1、out2，该信号再驱动由三极管（MJE172及MJE182）组成的推挽三极管，推挽三极管的输出电压加在驱动变压器的原边，作为变压器的原边输入，再经过驱动变压器后送出两路驱动信号。其中一个副边绕组的电压经过限流电阻（R228&R291或R287&R292）加到管子的GS间，使其导通，另外一个副边绕组通过二极管与电阻（D310&R323或D304&R308）将反压加在管子的GS间，作为管子的关断通道。

六设计调试要点

1．变压器的设计：

工作频率为f ，占空比D ，Ae 为磁芯截面积，最大工作磁通密度Bm ，驱动变压器原边匝数N 为： e

m f A B f K Vcc N ⨯⨯⨯=

1

变压器的匝比由所需的驱动电压及Vcc1的大小决定n ＝Vcc1/Vgs 2．推挽三极管的作用：

在驱动芯片内部高低信号由MOSFET 产生、驱动电流较大时，由于MOSFET 的导通电压由Rdson*Ids 决定，所以会出现驱动信号管不彻底，影响管子的可调关断速度，增加损耗。 3．通过调节电阻R288及R291（R287&R292）可获得所需的mosfet 开通速度，关断速度从损耗角度来讲越快越好，可直接通过一个二极管D304（D310）实现

驱动线路的最大电流可通过如下计算：

291

//2882

R R n V I ccd d ⨯=

4．电容C390的作用是驱动变压器偏磁补偿

5．D314&R253（D308&R252 ）的目的是提供去磁回路

6．电阻R371的目的是为了在驱动输出发生短路时阻止故障的进一步延伸，

七 元器件明细表 见附录1。 八 设计实例

H5415Z 的驱动线路如图1示，模块基本参数为：

DC/DC topology 为移相全桥，MOSFET 采用IRF460A ，VCCD1＝13V ， 1．计中的变量说明

Vccd2-----------------驱动电压

D---------------------驱动变压器的占空比（恒定为0.47） N---------------------驱动变压器原边匝数 Lmin---------------- 驱动变压器最小电感量

I 励磁----------------驱动变压器励磁电流 Ic---------------------驱动变压器原边电流

If---------------------DC/DCMOSFET 中Ids 峰值电流 Iav-------------------DC/DCMOSFET 中Ids 平均电流 Pdriver--------------DC/DC 管子驱动损耗 Pconduction--------DC/DC 管子导通损耗 Poff------------------DC/DC 管子关断损耗

2、DC/DC 驱动变压器

IRFP460A 的Vgs 为±30V ，所以取驱动变压器的匝比为1：1：1，管子的实际驱动电压为Vd ＝12.5V 。驱动变压器采用EP13磁芯，材料为DMR30（相当于PC30），Le ＝24.2mm 、Ae ＝19.5mm**2、Ve ＝472mm**3、AL ＝1170nH/（N**2），工作频率f ＝80Khz ，驱动电压Vd ＝12.5V ，占空比恒定为D ＝0.47。

因为是MOSFET 驱动变压器，不会出现大的电流，取Bm=0.12mT

N =

Vd K f f s B m Ae =12.54 80000 0.12 19.5E -6=17T s

为降低成本，减少编码，与新25A 的驱动变压器完全一致。取N ＝20Ts

B m =

V K f f s N A e =12.54 80000 20 19.5E -6=0.1mT

100°C 时DMR30的饱和磁通密度Bs ＝390mT ，有较大的降额。

感量 L min =A L

N 2=1170 202=0.47mH 漏感Llk<2.0uH

励磁电流峰值： I

励磁=V L T =V 2 L f =12.52 0.5 10-3 80000=0.15A

原边电流峰值：

I C =

Vd R 286//R 289+I 励磁=12.531+0.15=0.55A

原边电流的有效值：因为驱动变压器的输出电流主要对MOSFET 的结电容充电，驱动功耗计算

W 8.0f V 2

1

2＝⨯⨯⨯⨯=g g Q P

Imean ＝Pg/V ＝1/12.5＝0.08A ，Irms 按照0.2的占空比计算为：