增加負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電路的工作原理

增加負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電路工作原理

IR21814后面接推挽放電電路。不同的是，為了MOS管的可靠關(guān)斷，在推挽后面增加負(fù)壓電路，C338/D318和C340/D322。當(dāng)DCPWM1A輸入為高電平時(shí)，推挽輸出高電平信號(hào)DCDC_DRA以驅(qū)動(dòng)MOS管， 此時(shí)電源VCC_FAN按照下圖紅色路徑對電容C338充電（被3.3V的穩(wěn)壓管D318鉗位），1端電壓比2端高3.3V。MOS管關(guān)斷時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓通過下圖藍(lán)色路徑放電。在MOS關(guān)斷期間，C338上儲(chǔ)存的電荷對驅(qū)動(dòng)形成負(fù)壓，保證MOS管的可靠關(guān)斷，防止誤開通。

MOS管開通時(shí)的充電電阻、關(guān)斷時(shí)的放電電阻根據(jù)所選的MOS管選擇，并結(jié)合實(shí)際調(diào)試情況決定。是否增加MOS管的吸收電路根據(jù)所選擇MOS管的開關(guān)速度決定，一般來說，開關(guān)速度較快的MOS管需要增加吸收電路。

圖1 驅(qū)動(dòng)電路原理圖

1. 有負(fù)壓的驅(qū)動(dòng)電路工作原理

如圖12所示，c340為隔直電容，當(dāng)Q304導(dǎo)通，電源通過c340、r348向MOS管GS充電，同時(shí)電容c340兩端也累積電荷，在C340兩端形成左+右-的電壓，由于在GS并聯(lián)一電阻R178和R159（約4.7K），在Q304導(dǎo)通期間，將持續(xù)正向充電, 因?yàn)殚_關(guān)頻率較高，隨著工作時(shí)間的延長，C340兩端電壓的逐漸升高，

為了得到一持續(xù)的負(fù)壓，我們選擇并聯(lián)一齊納二極管D322，達(dá)到D322的穩(wěn)壓值時(shí)3.3V，D322開始將C340箝位到3.3V電壓，此時(shí)加到MOS管兩端的電壓為：Vdrv=13.5V-3.3V=10.2V ，DCMOS開始導(dǎo)通；在MOSFET導(dǎo)通的時(shí)間里，驅(qū)動(dòng)為持續(xù)高電平，由于R178的存在，穩(wěn)壓管D322中會(huì)存在一個(gè)持續(xù)的Iz電流用以維持穩(wěn)定的鉗位電壓；當(dāng)Q304關(guān)斷、Q306開通，MOS管Cgs放電，c340反向充電，在關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生約為：3.3V-0.7V=2.6V的負(fù)向電壓，保證MOS的有效關(guān)斷；經(jīng)過若干個(gè)開關(guān)周期，c340兩端電壓達(dá)到穩(wěn)定。為取得合適的驅(qū)動(dòng)電平，在c340兩端并聯(lián)合適的穩(wěn)壓二極管D322。

這個(gè)負(fù)壓電路，不僅可以提高驅(qū)動(dòng)的可靠性，而且也降低了驅(qū)動(dòng)的正電平，10V左右的電平驅(qū)動(dòng)能過有效的減小驅(qū)動(dòng)損耗，減小MOSFET的導(dǎo)通損耗，提高效率。

R388和C336組成的RC用來吸收高頻開關(guān)ds耦合到gs上的尖峰，防止驅(qū)動(dòng)誤開通，RC的數(shù)值可以根據(jù)MOSFET的類型，PCB的走線，拓?fù)湫问降日{(diào)節(jié)大小或者去掉。

2. 隔直電容選擇

隔直電容一般在幾微法到幾十微法，需結(jié)合考慮驅(qū)動(dòng)電流大小和負(fù)載阻抗的匹配，以及驅(qū)動(dòng)開關(guān)頻率的范圍。與隔直電容匹配的負(fù)載阻抗，需注意MOS管GS并聯(lián)電阻，若無該電阻，則不能實(shí)現(xiàn)隔直的效果。

由于DCDC開關(guān)頻率為80k~250kHz，隔直電容和后面MOSFET的GS端的并聯(lián)電阻組成的高通濾波器的截止頻率應(yīng)該遠(yuǎn)低于DCDC的開關(guān)頻率（至少10倍），即

才能保證驅(qū)動(dòng)高頻的驅(qū)動(dòng)信號(hào)能夠傳遞，另外，若隔直電容太小，則當(dāng)驅(qū)動(dòng)關(guān)斷時(shí)，GS間電容放電時(shí)，隔直電容則容易被反向充電，鉗位二極管不能起到很好的鉗位作用。由于我們采用的是47N60CFD，根據(jù)datasheet，Qgs=54nC，假設(shè)我們希望鉗位電壓的穩(wěn)壓精度在1%（我們采用的為3.3V穩(wěn)壓管），則隔直電容的大小至少為

我們?nèi)?.2uF，隔直電容取的太大則會(huì)影響電容電壓建立的時(shí)間，時(shí)間太長，則會(huì)影響模塊的可靠性。