显著降低开关电路中dvdt瞬变的三种方法

发布时间:2022年07月24日
       在电源转换或栅极驱动开关期间产生的高压瞬态尖峰可能非常有害。在电机驱动应用中, 瞬变会损坏绕组绝缘, 缩短电机寿命并影响系统稳定性。在使用硅的电路中减慢瞬态响应的一种常用方法是增加外部栅极电阻器的值。这种器件通常具有较大的反向传输电容(或栅漏米勒电容)。增加栅极电阻(这会导致较低的开关损耗。但是, 在电机等速度较慢的应用中, 要在可接受的范围内(例如 5 到 8), 所需的电阻值将在千欧范围内。
       更高的值可能显着延长开启和关闭延迟。本文重点介绍并全面介绍了从 45 到 5 而不会导致过多开关延迟时间的三种方法:使用外部栅漏电容、在器件中添加缓冲电路以及使用直接驱动。在每种情况下, 02474 封装中使用 1, 200 和 9 并在 75800 处切换。为了探索每种情况, 首先对使用的模块进行仿真, 然后使用双脉冲电路实验测量打开。然后关闭是时候验证仿真结果了。
       使用外部电容器 在这种方法中, 外部电容器放置在半桥配置的高侧和低侧的栅极和漏极之间, 请参见图 1。 图 1:栅极带外置Pole驱动, 用于实现控制。 (来源:For, 计算值为68, 仿真时电路包含一个20(的串联寄生电感。在实际使用分立元件并且电容尽可能靠近的情况下, 这个寄生电感可以更小。如果使用模块, 电容可能需要放置在模块外部, 代表寄生电感会接近20。 图2:使用68和33的外接电容。左边是(蓝色,

(橙色, 和(绿色关闭时的值, 实线是实验测量值, 虚线)线是模拟值。右侧是值。请注意, 本文使用上述描线颜色约定。(来源:图 2 显示了外部电容器的模拟和实验结果。因为在切换期间, 估计的 054 相对较低, 外接电容可以容忍20个寄生电感, 当使用68个电容时, 10~33之间, 这种方法根据测量计算在25~5之间, 见图3。 e 3:当使用68外接电容时, 在实验和模块模拟的情况下, 视图而定。 (来源:结果表明, 这种方法适用于减少使用模块时, 将放置在电路板上, 并接受一定的寄生电感。使用缓冲电路相互跨接一种控制方法是连接缓冲电路高侧和低侧的漏极和源极。参见图 4。图 4:在高侧和低侧并联的缓冲电路原理图。(来源:在本例中, 与外部栅漏电容一样, 在电路中增加了一个 20 的寄生电感, 它与电容 ( 和电阻 ( ) 串联。使用分立式时, 元件可以尽可能靠近放置,

理想直接连接到引脚, 此时寄生电感可以最小化。
       实验缓冲电路采用56电容和05电阻。仿真和实验结果都表明, 这种方法可以从 50 减少到 5。请参见图 5 和图 6。 图 5:在每个漏源之间使用缓冲电路。实验值用实线表示, 模拟值用虚线表示。使用 75800 栅极驱动器使用 56 个电容器和 05 个电阻器进行测试。左边是关闭波形, 右边是开启波形。 (来源:图 6:使用缓冲电路时的实验值和仿真值图。(来源:由于电容值低, 添加缓冲电路的开关损耗非常小,

在开关频率为 2 10. 相对模拟寄生电感值较高(20表示缓冲电路的布置可能位于模块外部, 可降低90%。直接驱动法最后一种降低方法是使用直接驱动布置, 参见图 7。在此电路中, 器件在启动时打开, 栅极电压在 15 和 0 之间。
        图 7:直接驱动布置。(来源:这需要栅极驱动信号和使能信号, 但保持正常-关闭状态。高端 栅极电压为 15 以保证在开关瞬态期间关闭。同样, 使用实验装置进行测量, 并使用模块进行电路仿真。结果请参见图 8 和图 9。由于(大, 一个47个小到可以减到5个。图8:使用直接驱动的方法。实验值用实线表示, 模拟值用虚线表示。左侧为关闭波形, 右侧为开启波形。采取使用 75800 电路, 它是 47。(来源:图 9:使用直接驱动方法显示实验波形和波形的图表。(来源:表 1:三种减少方法的模拟性能总结。(来源:结论表 1 突出显示了75800电路中的减少)三种不同方法的模拟预测值总结。直接驱动方法在三种方法中能耗最低。但是, 直接驱动方法需要15个驱动和使能信号, 增加了元件数量和电路复杂性。外部电容器方法和缓冲电路方法的开关损耗略高, 但不需要访问栅极。如果使用分立, 这两种方法都可以在板上轻松实现。标准不提供对栅极的访问, 但 2474 封装 新的双栅极产品已经在开发中。这种方法也适用于添加了栅极引脚的模块。在所有情况下, 效果 o f 仿真中考虑了 20 个寄生电感, 结果表明一定量的电感不会影响减小。缓冲电路法的突出特点是不能单独控制通断, 见表1。但由于与电阻分离, 该法和直接驱动法可以分别控制两者。本文展示了三种显着的 Reduced 方法。鉴于短路条件下的低传导损耗和鲁棒特性, 采用这三种方法使这三种方法成为电机驱动开发中高效可靠的选择。作者:李忠达博士,

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