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  • 半桥式开关电路

    2020-07-16 08:28:58
    由IC1振荡、T1推动的半桥式开关电路
  • 几种GaN半桥电路中存在的问题 (1)PWM信号失真 图1 PWM信号失真 由于较高的dv/dt会通过信号电路和功率电路的寄生电容,使PWM信号发生失真,PWM信号失真,会使GaN错误的开通和关断。 (2)开通时刻门级驱动振荡 图...

    几种GaN半桥电路中存在的问题
    (1)PWM信号失真
    在这里插入图片描述
    图1 PWM信号失真
    由于较高的dv/dt会通过信号电路和功率电路的寄生电容,使PWM信号发生失真,PWM信号失真,会使GaN错误的开通和关断。
    (2)开通时刻门级驱动振荡
    在这里插入图片描述
    图2 开通时刻门级驱动振荡
    第二个常见问题是由高dv / dt和高di / dt引起的导通门振荡。在半桥电路中,当有源开关导通时,无源器件的漏源电压急剧增加。位移电流流过非激活开关的米勒电容到其栅极节点,这可能导致栅极 - 源极电压超过阈值电压。
    同时,在di / dt的作用下在共源电感两端产生电压。电压通过驱动器环路使非激活开关的栅 - 源电压恶化。在更糟糕的情况下,这个问题可能导致持续的振荡。
    (3)关断时刻门级驱动振荡
    在这里插入图片描述
    图3 关断时刻门级驱动振荡
    在有源开关关断过程中,由高dv / dt引起的通过米勒电容的电流必须通过栅极电感沉没,因此,能量存储在栅极电感中。然后在栅极电感和输入电容的作用下,有源开关的栅极电压回振并可能超过阈值电压,从而导致错误导通甚至持续振荡。

    (4)级联GaN在高电流关断下回引起振荡
    通过使用与耗尽型GaN器件串联连接的低压Si MOSFET,共源共栅GaN器件通常是关断的。 GaN器件和Si MOSFET之间的电容失配可能导致振荡。
    该情况下的振荡可以通过添加适当的电容与Si MOSFET并联可以解决问题。
    (5)
    在这里插入图片描述
    图4 双脉冲测试电路
    在该电路中,由于GaN独特的反向恢复问题,当有源开关(active switch)Q2关断,不工作开关(inactive switch)Q1反向导通的时候会引起振荡,此时Q2 Vgs正常。
    二、电路参数对稳定性的影响
    阻尼比随着Rloop的增加而增大,或者会随着gm和Ls的减小而增大;
    Rg和Cgs越大,系统趋于稳定;
    随着LD的减小或Lg的增加,不稳定区域移动到较低的电压区域;
    Coss2的增加扩大了不稳定区域;
    Cgd和Cds对阻尼比几乎没有影响。
    三、抑制振荡的措施
    通过优化布局来尽可能地减少系统的寄生参数,如LD,Cext,尤其是LS。该措施不仅会降低系统的振荡,同时也会相对降低开关损耗。
    增加门级驱动电阻Rg。–该方法的好处:降低系统振荡;坏处:增加系统误导通的可能性。
    在不工作开关管(inactive switch Q1)上并联一个特性较好的二极管。通过该二极管旁路流过Q1的反向电流。–该方法的好处:降低系统的反向导通损耗;坏处:增大系统的开关损耗。
    【注意】
    It should be noted that reducing the switching speed of the active device does not help to reduce the risk of sustained oscillation.
    应注意,降低有源器件的开关速度无助于降低持续振荡的风险。

    参考文献
    [1] K. Wang, X. Yang, L. Wang, and P. Jain, “Instability Analysis and Oscillation Suppression of Enhancement-Mode GaN Devices in Half-Bridge Circuits,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 33, no. 2, pp. 1585–1596, 2018.

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  • 驱动电路中通常要用硬件电路当地控制开关,电机驱动板主要采用两种驱动芯片,一种是全桥驱动HIP4082,一种是半桥驱动IR2104,半桥电路是两个MOS管组成的振荡,全桥电路是四个MOS管组成的振荡。其中,IR2104型半桥...

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    驱动电路中通常要用硬件电路当地控制开关,电机驱动板主要采用两种驱动芯片,一种是全桥驱动HIP4082,一种是半桥驱动IR2104,半桥电路是两个MOS管组成的振荡,全桥电路是四个MOS管组成的振荡。其中,IR2104型半桥驱动芯片或者(EG2104)能够驱动高端和低端两个N沟道MOSFET,能提供较大的栅极驱动电流,并具有硬件死区、硬件防同臂导通等功用。运用两片IR2104(EG2104)型半桥驱动芯片能够组成完好的直流电机H桥式驱动电路,相比来讲EG2104的死驱时间更短,更加廉价。详情可以去看他的datasheet另外,由于驱动电路可能会产生较大的回灌电流,为避免对单片机产生影响,最好用隔离芯片隔离,隔离芯片选取有很多方式,如lvc245等,这些芯片常做控制总线驱动器,满足一定条件后,输出与输入相同,可停止数据单向传输,即单片机信号能够到驱动芯片,反过来不行。

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    下面就让我们来分析一下这个H桥驱动电路中各个电子元件的作用:

    (1)首先驱动芯片旁边的电容为旁路电容,一般选用钽电容,先来介绍一下钽电容的特点所在吧。钽电容的特点是寿命长、耐高温、准确度高、滤高频改波性能极好。一般可以耐很高的温度和电压,常用于高频滤波。贴片电容容量较小、价格也贵,而且耐电压及电流能力相对较弱。

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    (2)电容C1和二级管D1相连,构成电荷泵。电容C1的A端通过二极管D1接12V,电容C1的B端接VBAT。当B点电位为0时,D1导通,12V开始对电容C1充电,直到节点A的电位达到12V;当B点电位上升至高电平VBAT时,因为电容两端电压不能突变,此时A点电位上升为12V+VBAT。所以,A点的电压就是一个方波,最大值是12V+VBAT,最小值是12V(假设二极管为理想二极管)。A点的方波经过简单的整流滤波,可提供高于12V的电压,在驱动控制电路中,H桥由4个N沟道功率MOSFET组成。若要控制各个MOSFET,各MOSFET的门极电压必须足够高于栅极电压。通常要使MOSFET完全可靠导通,其门极电压一般在10 V以上,即VCS>10 V。对于H桥下桥臂,直接施加10 V以上的电压即可使其导通;而对于上桥臂的2个MOSFET,要使VGS>10 V,就必须满足VG>Vm+10 V,即驱动电路必须能提供高于电源电压的电压,这就要求驱动电路中增设升压电路,提供高于栅极10 V的电压。考虑到VGS有上限要求,一般MOSFET导通时VGS为10 V~15 V,也就是控制门极电压随栅极电压的变化而变化,即为浮动栅驱动。因此在驱动控制电路中设计电荷泵电路,用于提供高于Vm的电压Vh,驱动功率管的导通。

    (3)电阻R3的作用是不让G极悬空,可以做一个简单的实验:找一个mos管,让它的G悬空,然后在DS上加电压,结果是在输入电压才几十V的时候,管子就烧掉了,因为管子导通了. mos管在没有加驱动信号的前提下会导通,那是因为管子的DG,GS之间分别有结电容,Cdg和Cgs.所以加在DS之间电压会通过Cdg给Cgs充电,这样G极的电压就会抬高直到mos管导通。

    (4)mos管两端并联的二极管一种说法是起续流作用,可以加快场效应管的关断速度,也有说是保护作用的,电机在反转时会产生很强的反向电动势,会毁坏元器件,起到卸荷的作用。还有说是起钳位的作用,由两个二极管反向串联组成,两个二极管首尾连接部位是受保护的节点。以1N5819为例,当该点的电压>VBAT+0.2V时候,D2导通;而当该点电压<-0.2V时,D1导通。因此,该点电压被钳位在-0.2V与VBAT+0.2V 之间。

    (5)PWM调速控制的基本原理是按一个固定频率来接通和断开电源,并根据需要改变一个周期内接通和断开的时间比(占空比)来改变直流电机电枢上电压的""占空比"",从而改变平均电压,控制电机的转速。在脉宽调速系统中,当电机通电时其速度增加,电机断电时其速度减低。只要按照一定的规律改变通、断电的时间,即可控制电机转速。而且采用PWM技术构成的无级调速系统.启停时对直流系统无冲击,并且具有启动功耗小、运行稳定的特点。

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  • 实践驱动电路中通常要用硬件电路便当地控制开关,电机驱动板主要采用两种驱动芯片,一种是全桥驱动HIP4082,一种是半桥驱动IR2104,半桥电路是两个MOS管组成的振荡,全桥电路是四个MOS管组成的振荡。其中,IR2104型
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  • KW9712基本应用电路

    2020-07-16 08:30:00
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  • 以上TL494集成电路引脚功能和数据表可以点击放大,有关TL494集成电路更详细的资料请查看以下文章TL494是一种固定频率脉宽调制电路,它包含了开关电源控制所需的全部功能,广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式...

    以上TL494集成电路引脚功能和数据表可以点击放大,有关TL494集成电路更详细的资料请查看以下文章

    TL494是一种固定频率脉宽调制电路,它包含了开关电源控制所需的全部功能,广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式,以适应不同场合的要求。其主要特性如下:

    主要特征

    集成了全部的脉宽调制电路。

    片内置线性锯齿波振荡器,外置振荡元件仅两个(一个电阻和一个电容)。

    内置误差放大器。

    内止5V参考基准电压源。

    可调整死区时间。

    内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力。

    推或拉两种输出方式。

    TL494外形图

    工作原理简述

    TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路,内置了线性锯齿波振荡器,振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节,其振荡频率如下:

    输出脉冲的宽度是通过电容CT上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。功率输出管Q1和Q2受控于或非门。当双稳触发器的时钟信号为低电平时才会被选通,即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。当控制信号增大,输出脉冲的宽度将减小。参见图2。

    控制信号由集成电路外部输入,一路送至死区时间比较器,一路送往误差放大器的输入端。死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压,它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波周期的4%,当输出端接地,最大输出占空比为96%,而输出端接参考电平时,占空比为48%。当把死区时间控制输入端接上固定的电压(范围在0—3.3V之间)即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。

    脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段:当反馈电压从0.5V变化到3.5时,输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间中下降到零。两个误差放大器具有从-0.3V到(Vcc-2.0)的共模输入范围,这可能从电源的输出电压和电流察觉得到。误差放大器的输出端常处于高电平,它与脉冲宽度调制器的反相输入端进行“或”运算,正是这种电路结构,放大器只需最小的输出即可支配控制回路。

    当比较器CT放电,一个正脉冲出现在死区比较器的输出端,受脉冲约束的双稳触发器进行计时,同时停止输出管Q1和Q2的工作。若输出控制端连接到参考电压源,那么调制脉冲交替输出至两个输出晶体管,输出频率等于脉冲振荡器的一半。如果工作于单端状态,且最大占空比小于50%时,输出驱动信号分别从晶体管Q1或Q2取得。输出变压器一个反馈绕组及二极管提供反馈电压。在单端工作模式下,当需要更高的驱动电流输出,亦可将Q1和Q2并联使用,这时,需将输出模式控制脚接地以关闭双稳触发器。这种状态下,输出的脉冲频率将等于振荡器的频率。

    TL494内置一个5.0V的基准电压源,使用外置偏置电路时,可提供高达10mA的负载电流,在典型的0—70℃温度范围50mV温漂条件下,该基准电压源能提供±5%的精确度。

    TL494的极限参数

    名称

    代号

    极限值

    单位

    工作电压

    Vcc

    42

    V

    集电极输出电压

    Vc1,Vc2

    42

    V

    集电极输出电流

    Ic1,Ic2

    500

    mA

    放大器输入电压范围

    VIR

    -0.3V—+42

    V

    功耗

    PD

    1000

    mW

    热阻

    RθJA

    80

    ℃/W

    工作结温

    TJ

    125

    工作环境温度

    TL494B

    TL494C

    TL494I

    NCV494B

    TA

    -40—+125

    0—+70

    -40—+85

    -40—+125

    额定环境温度

    TA

    40

    展开全文
  • 这款新型的600V自激式半桥IC内置自举场效应管,可以简化电路设计。  据介绍,IRS2153D在效率和性能方面都胜过IR旧款自激式双极晶体管解决方案,其振荡频率精度为3%,有助于设计人员在制造过程中优化外部元件的...
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    TL494是一种固定频率脉宽调制电路,它包含了开关电源控制所需的全部功能,广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式,以适应不同场合的要求。其主要特性如下:

    TL494主要特征

    1、集成了全部的脉宽调制电路。

    2、片内置线性锯齿波振荡器,外置振荡元件仅两个(一个电阻和一个电容)。

    3、内置误差放大器。

    4、内止5V参考基准电压源。

    5、可调整死区时间。

    6、内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力。

    7、推或拉两种输出方式。

    TL494外形图

    TL494引脚图

    TL494工作原理简述

    TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路,内置了线性锯齿波振荡器,振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节,其振荡频率如下:

    输出脉冲的宽度是通过电容CT上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。功率输出管Q1和Q2受控于或非门。当双稳触发器的时钟信号为低电平时才会被选通,即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。当控制信号增大,输出脉冲的宽度将减小。参见图2。

    TL494脉冲控制波形图

    控制信号由集成电路外部输入,一路送至死区时间比较器,一路送往误差放大器的输入端。死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压,它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波周期的4%,当输出端接地,最大输出占空比为96%,而输出端接参考电平时,占空比为48%。当把死区时间控制输入端接上固定的电压(范围在0—3.3V之间)即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。

    脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段:当反馈电压从0.5V变化到3.5时,输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间中下降到零。两个误差放大器具有从-0.3V到(Vcc-2.0)的共模输入范围,这可能从电源的输出电压和电流察觉得到。误差放大器的输出端常处于高电平,它与脉冲宽度调制器的反相输入端进行“或”运算,正是这种电路结构,放大器只需最小的输出即可支配控制回路。

    当比较器CT放电,一个正脉冲出现在死区比较器的输出端,受脉冲约束的双稳触发器进行计时,同时停止输出管Q1和Q2的工作。若输出控制端连接到参考电压源,那么调制脉冲交替输出至两个输出晶体管,输出频率等于脉冲振荡器的一半。如果工作于单端状态,且最大占空比小于50%时,输出驱动信号分别从晶体管Q1或Q2取得。输出变压器一个反馈绕组及二极管提供反馈电压。在单端工作模式下,当需要更高的驱动电流输出,亦可将Q1和Q2并联使用,这时,需将输出模式控制脚接地以关闭双稳触发器。这种状态下,输出的脉冲频率将等于振荡器的频率。

    TL494内置一个5.0V的基准电压源,使用外置偏置电路时,可提供高达10mA的负载电流,在典型的0—70℃温度范围50mV温漂条件下,该基准电压源能提供±5%的精确度。

    TL494内部电路方框图

    TL494单端连接输出和推、拉(电流)结构

    TL494脉宽调制控制电路应用

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    千次阅读 2005-11-13 20:50:00
    参考了一下IR2166的Datasheet,对这次要做的电子整流器的工作流程进行一下描述总的时序为:...并且驱动半桥输出的MOSFET(M1和M2)管当半桥电路开始工作,由CSNUB、DCP1和DCP2组成的充电泵电路可限制半桥输出的上升和

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半桥振荡电路