隔离驱动（一）

我们现在开始讲解隔离驱动电路

来自于书本上的 5.4 节

分成三个小节

驱动电平的浮动现象

5.4.1 节

为什么驱动需要隔离呢

需要隔离的原因

是因为开关的控制电位可能是高压

我们看这么一个 H 桥电路

A 点的电压

它是不定的

如果下面这个开关导通

它接到地上，它是 0V

如果 T1 导通接到 PVCC 上

它是 200V

如果 T1、T3 都不导通，又完全对称

那么我认为这点平分电压，100V

当然它可能是别的电压值

那么我要去开通 T1

栅极 B 点的控制电位应该是多少伏呢

这就也是浮动的

所以我们需要对驱动进行隔离

那么有四种常用的隔离方案

脉冲变压器隔离、光耦隔离

自举升压还有 P 型管

其中前面两种是货真价实的隔离电路

而后两种是两种变通方案

脉冲变压器隔离

变压器我们知道它可以隔离一切电位

而仅把电位差传给自己

那么脉冲变压器的由来

是因为它适用于高频

因为你是脉冲

控制信号是一个方波脉冲

方波就包含高频

而不能使用工频变压器

它的波形也是不对称的

区别于一般的开关电源的主高频变压器

另外脉冲变压器一般买不到现成的

需要定制或者自制

而且匝数比多为降压型

我们来看这么一个 H 桥电路

只有高侧的开关 T1 和 T2

它由于这两点的电位是浮动的

所以它需要隔离驱动

而低压侧的桥臂两只管子是不需要的

O14 代表 1、4 对角线

这两只开关的控制信号

是一种控制信号

我们是对角线交替导通

那么 O23 代表这个对角线

两只管子的控制信号

那么 1、4 和 2、3 通过一个反向器

进行变换

也就是说它们是互补的交替导通的形式

我们看脉冲变压器的工作原理

当 T5 导通的时候

电源电流由 VCC

经过脉冲变压器的初级流到地

那么脉冲变压器的次级就流过电流

驱动开关的栅极

那么当 T5 断开以后

想关断这只开关

是栅极通过 R2 进行放电

我们来看泄放电阻对开关电路的影响

我们来看

当泄放电阻非常大 100kΩ

几乎放不动电的时候

我们发现输出电压的波形

正确波形应该是几乎是 200V 方波

但现在只有 20V

这说明开关根本没有正确地导通

为什么呢

是因为我们的驱动

不仅仅是对栅极这个寄生电路进行充电

充电是开通

放电是关断

你如果放电环节

这个放电电阻这么大

你放不掉电

实际上就一直没有关掉

根本就没有驱动成功

那么把泄放电阻减少到 1kΩ

成功是成功了

但是很大的延迟

开关延迟严重

就是放电也太慢了

我们减到 100Ω 的时候

现在这个延迟还可以，差强人意

减到 10Ω 以后

非常完美的方波

那么对脉冲变压器驱动进行改进

我们使用图腾柱结构

来驱动脉冲变压器

充放电均为主动

充电、放电都是很大电流

那么现在输出波形非常完美

200V 方波

本课小结

什么是驱动电平的浮动现象呢

以 H 桥为例

A 点的电平是不定的

下面开关导通是 0V

上面开关导通等于 200V

那么我如果开通高压桥臂

我的栅极 B 就不知道该给多少电位

脉冲变压器隔离的原理

变压器初级流过电流

可以把能量传递给次级

变压器次级接在栅源之间

不管多少电位

我总之能把一个电压加载在栅源之间

从而控制开关的导通

我们来看图腾柱驱动的意义

如果不采用图腾柱驱动

栅极的放电电阻很大的情况下

根本就没有可靠驱动

而单纯减小放电电阻的办法

会带来很大功耗

所以这时候我们应该采用图腾柱驱动

也就是说无论是充电还是放电

都用开关来完成

对栅极的充电电流、放电电流

都用大电流

采用图腾柱驱动以后

完美方波

我们现在开始讲解隔离驱动电路

来自于书本上的 5.4 节

分成三个小节

驱动电平的浮动现象

5.4.1 节

为什么驱动需要隔离呢

需要隔离的原因

是因为开关的控制电位可能是高压

我们看这么一个 H 桥电路

A 点的电压

它是不定的

如果下面这个开关导通

它接到地上，它是 0V

如果 T1 导通接到 PVCC 上

它是 200V

如果 T1、T3 都不导通，又完全对称

那么我认为这点平分电压，100V

当然它可能是别的电压值

那么我要去开通 T1

栅极 B 点的控制电位应该是多少伏呢

这就也是浮动的

所以我们需要对驱动进行隔离

那么有四种常用的隔离方案

脉冲变压器隔离、光耦隔离

自举升压还有 P 型管

其中前面两种是货真价实的隔离电路

而后两种是两种变通方案

脉冲变压器隔离

变压器我们知道它可以隔离一切电位

而仅把电位差传给自己

那么脉冲变压器的由来

是因为它适用于高频

因为你是脉冲

控制信号是一个方波脉冲

方波就包含高频

而不能使用工频变压器

它的波形也是不对称的

区别于一般的开关电源的主高频变压器

另外脉冲变压器一般买不到现成的

需要定制或者自制

而且匝数比多为降压型

我们来看这么一个 H 桥电路

只有高侧的开关 T1 和 T2

它由于这两点的电位是浮动的

所以它需要隔离驱动

而低压侧的桥臂两只管子是不需要的

O14 代表 1、4 对角线

这两只开关的控制信号

是一种控制信号

我们是对角线交替导通

那么 O23 代表这个对角线

两只管子的控制信号

那么 1、4 和 2、3 通过一个反向器

进行变换

也就是说它们是互补的交替导通的形式

我们看脉冲变压器的工作原理

当 T5 导通的时候

电源电流由 VCC

经过脉冲变压器的初级流到地

那么脉冲变压器的次级就流过电流

驱动开关的栅极

那么当 T5 断开以后

想关断这只开关

是栅极通过 R2 进行放电

我们来看泄放电阻对开关电路的影响

我们来看

当泄放电阻非常大 100kΩ

几乎放不动电的时候

我们发现输出电压的波形

正确波形应该是几乎是 200V 方波

但现在只有 20V

这说明开关根本没有正确地导通

为什么呢

是因为我们的驱动

不仅仅是对栅极这个寄生电路进行充电

充电是开通

放电是关断

你如果放电环节

这个放电电阻这么大

你放不掉电

实际上就一直没有关掉

根本就没有驱动成功

那么把泄放电阻减少到 1kΩ

成功是成功了

但是很大的延迟

开关延迟严重

就是放电也太慢了

我们减到 100Ω 的时候

现在这个延迟还可以，差强人意

减到 10Ω 以后

非常完美的方波

那么对脉冲变压器驱动进行改进

我们使用图腾柱结构

来驱动脉冲变压器

充放电均为主动

充电、放电都是很大电流

那么现在输出波形非常完美

200V 方波

本课小结

什么是驱动电平的浮动现象呢

以 H 桥为例

A 点的电平是不定的

下面开关导通是 0V

上面开关导通等于 200V

那么我如果开通高压桥臂

我的栅极 B 就不知道该给多少电位

脉冲变压器隔离的原理

变压器初级流过电流

可以把能量传递给次级

变压器次级接在栅源之间

不管多少电位

我总之能把一个电压加载在栅源之间

从而控制开关的导通

我们来看图腾柱驱动的意义

如果不采用图腾柱驱动

栅极的放电电阻很大的情况下

根本就没有可靠驱动

而单纯减小放电电阻的办法

会带来很大功耗

所以这时候我们应该采用图腾柱驱动

也就是说无论是充电还是放电

都用开关来完成

对栅极的充电电流、放电电流

都用大电流

采用图腾柱驱动以后

完美方波