IR21814類似的驅動芯片直接驅動MOS管,該電路具有驅動簡單,成本低,PCB占用面積小等優點,在我司產品中得到廣泛的應用。但是,所采用的LLC諧振拓撲來說,驅動頻率在195K~360K之間變化,驅動頻率提高,根據Ploss=Qg*V*fs,頻率提高以后,芯片本身的損耗也會相應增加。而實測亦發現常溫下,IR21814的結溫超降額。最終選擇了IR21814外加推挽電路來分擔驅動電流的驅動方式。
該電路工作工程可分為如下幾個部分:
(1)MOS管下管工作,上管驅動自舉電容充電
DCPWMB輸入高電平,推挽輸出DCDRVB高電平驅動Q121導通,DCPWMA為低電平,推挽輸出DCDRVA低電平截止上管Q120。自舉電容C308通過下管Q121進行充電至VCC_FAN。
圖1 驅動電路上管充電路徑
(2)MOS管下管截止,自舉電容充電完成
下管截止后,自舉電容電壓浮空,其電壓等于VCC_FAN,此浮空電壓作為上管Q120驅動的供電電源。
(3)MOS管下管截止,上管導通
DCPWMA輸入高電平,推挽輸出DCDVRA高電平驅動Q120導通。
圖2 驅動電路MOS導通路徑
(4)上管截止,下管導通
驅動芯片的選擇
幾種驅動芯片性能對比如下
MIC4424B | IXDN404SI | LM5110 | NCP5181 | IR2181(4) | IR2110 | |
tr max(ns) | 35 | 18 | 25 | 60 | 60 | 35 |
tf max(ns) | 35 | 17 | 25 | 40 | 35 | 25 |
tondelay max(ns) | 75 | 40 | 40 | 170 | 270 | 150 |
toffdelay max(ns) | 75 | 39 | 40 | 170 | 330 | 125 |
Isource(A) | 3 | 4 | 3 | 1.4 | 1.9 | 2.5 |
Isink(A) | - | - | 5 | 2.2 | 2.3 | 2.5 |
通過以上幾種芯片的開關損耗性能指標對比可以看出:
IR2110的開關速度快,Isink/Isource電流大,損耗較小。但是,IR2110(3)的封裝相對大(WSOP16),價格也貴,就沒有選擇此芯片。
而其他幾種芯片沒有泵升功能,不宜采用。
由于IR21814已經被廣泛采用,成熟度高,而且性能較優。因此,建議PWM驅動芯片仍然采用的IR21814。
5.4.2 推挽三極管選型
由于供電電壓VCC_FAN=14.5V,同時考慮到電壓本身的紋波,所以所選擇的三極管耐壓必須大于20V;由于正向驅動電阻R=10ohms+2.55ohms=12.55ohms,正向驅動峰值電流I=14.5V/12.55ohms=1.16A。反向驅動電阻R=2.55ohms,反向驅動峰值電流I=14.5V/2.55ohms=5.7A,所以,根據以上驅動電流的計算,所以選三極管的峰值電流必須大于5.7A。
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