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基于功率稳压逆变电源的设计与应用(2)
  • 采用双极型开关管的逆变器,基极驱动电流基本上为开关电流的1/β,因此大电流开关电路必须采用多级放大,不仅使电路复杂化,可靠性也变差而且随着输出功率的增大,开关管驱动电流需大于集电极电流的1/β,致使普通驱动IC无法直接驱动。
  • 为了达到上述要求,将普通用于双极型开关管驱动输出接入图2b的外设驱动电路,也可以满足MOS FET管的驱动要求。设计驱动双极型开关管的集成电路,常采用双端图腾柱式输出两路脉冲,即两路输出脉冲极性是相同的,以驱动推挽的两只NPN型三极管。为了让推挽两管轮流导通,两路驱动脉冲的时间次序不同。如果第一路输出正脉冲,经截止后,过一死区时间,第二路方开始输出。两路驱动级采用双极型三极管集射极开路输出,以便于取得不同的脉冲极性,用于驱动NPN型或PNP型开关管。

    基于功率稳压逆变电源的设计与应用

    图2b中接入了PNP型三极管Q和二极管D,其作用是分别使驱动电流和灌电流分路。

    前级驱动IC内部缓冲器的发射极,在负载电阻R1上建立未倒相的正极性驱动脉冲使三极管Q截止。在驱动脉冲上升沿开始,正极性脉冲通过二极管D加到MOS FET开关管栅-源极,对栅源极电容CGS充电,当充电电压达到开关管栅极电压阈值时,其漏源极导通。正脉冲持续期过后,IC内部缓冲放大器发射极电平为零,输出端将有一定时间的死区。此时,Q的发射极带有CGS充电电压,因而Q导通,CGS通过Q的ec极放电,Q的集电极电流为灌电流通路。R2为开关管的栅极电阻,目的是避免开关管的栅极在Q、D转换过程中悬空,否则其近似无穷大的高输入阻抗极容易被干扰电平所击穿。采用此方式利用普通双端输出集成电路,驱动MOS FET开关管,可以达到比较理想的效果。为了降低导通/截止损耗,D应选用快速开关二极管.Q的集电极电流应根据开关管决定,若为了提高输出功率,每路输出采用多只MOS FET管并联应用,则应选择ICM足够大的灌流三极管和高速开关二极管。

    TL494应用

    基于功率稳压逆变电源的设计与应用

    目前所有的双端输出驱动IC中,可以说美国德州仪器公司开发的TL494功能最完善、驱动能力最强,其两路时序不同的输出总电流为SG3525的两倍,达到400mA.仅此一点,使输出功率千瓦级及以上的开关电源、DC/DC变换器、逆变器,几乎无一例外地采用TL494.虽然TL494设计用于驱动双极型开关管,然而目前绝大部分采用MOS FET开关管的设备,利用外设灌流电路,也广泛采用TL494.为此,本节中将详细介绍其功能及应用电路。其内部方框图如图3所示。其内部电路功能、特点及应用方法如下:

    A.内置RC定时电路设定频率的独立锯齿波振荡器,其振荡频率fo(kHz)=1.2/R(kΩ)。C(μF),其最高振荡频率可达300kHz,既能驱动双极性开关管,增设灌电流通路后,还能驱动MOS FET开关管。

    B.内部设有比较器组成的死区时间控制电路,用外加电压控制比较器的输出电平,通过其输出电平使触发器翻转,控制两路输出之间的死区时间。当第4脚电平升高时,死区时间增大。

    C.触发器的两路输出设有控制电路,使Q1、Q2既可输出双端时序不同的驱动脉冲,驱动推挽开关电路和半桥开关电路,同时也可输出同相序的单端驱动脉冲,驱动单端开关电路。

    D.内部两组完全相同的误差放大器,其同相输入端均被引出芯片外,因此可以自由设定其基准电压,以方便用于稳压取样,或利用其中一种作为过压、过流超阈值保护。

    E.输出驱动电流单端达到400mA,能直接驱动峰值电流达5A的开关电路。双端输出脉冲峰值为2×200mA,加入驱动级即能驱动近千瓦的推挽式和桥式电路。(御风)

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