推挽式缓冲电路详解

发表于 2019-07-19 10:29:07 已收藏
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推挽式缓冲电路详解

发表于 2019-07-19 10:29:07
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推挽是一个输出电路。

这是一个输出电路按功放输出级放大元件的数量,可以分为单端放大器和推挽放大器。

单端放大器的输出级由一只放大元件(或多只元件但并联成一组)完成对信号正负两个半周的放大。单端放大机器只能采取甲类工作状态。

推挽放大器的输出级有两个“臂”(两组放大元件),一个“臂”的电流增加时,另一个“臂”的电流则减小,二者的状态轮流转换。对负载而言,好像是一个“臂”在推,一个“臂”在拉,共同完成电流输出任务。尽管甲类放大器可以采用推挽式放大,但更常见的是用推挽放大构成乙类或甲乙类放大器。

当输出高电平时,也就是下级负载门输入高电平时,输出端的电流将是下级门从本级电源经VT3拉出。这样一来,输出高低电平时,VT3 一路和VT5 一路将交替工作,从而减低了功耗,提高了每个管的承受能力。又由于不论走哪一路,管子导通电阻都很小,使RC常数很小,转变速度很快。因此,推拉式输出级既提高电路的负载能力,又提高开关速度。供你参考。

如果输出级的有两个三极管,始终处于一个导通、一个截止的状态,也就是两个三级管推挽相连,这样的电路结构称为推拉式电路或图腾柱(Totem- pole)输出电路。当输出低电平时,也就是下级负载门输入低电平时,输出端的电流将是下级门灌入VT5

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CCFL推挽式缓冲电路

无抑制时的漏极电压

图1详细列出了使用15V直流电源工作时,推挽式驱动器的典型栅极驱动电压和漏极电压波形。在推挽式驱动结构中,当互补MOSFET开启时,正常情况下漏极电压会升至直流电源电压的两倍(或者本例中的30V)。然而,如图1所示,尖峰电压却高达54V。在MOSFET关闭以及互补MOSFET开启时,n通道功率MOSFET的漏极也会出现尖峰电压。

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图1. 无缓冲电路时的漏极电压

可抑制漏极尖峰电压的电路及设计

可以通过为每个漏极添加简单的RC网络来抑制尖峰电压,如图2所示。合适的电阻(R)和电容(C)值可由如下过程确定。在阐述该过程之后,将有一个实例演示如何降低图1所示的尖峰电压。

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图2. 推挽驱动器的漏极缓冲电路

确定合适的缓冲电路RC值

测量尖峰谐振频率。见图3所示实例。

在MOSFET的漏极和源极上并联一个电容(无电阻,仅电容),调整电容值,直到尖峰谐振频率降低到原来的二分之一。此时,该电容值为产生尖峰电压的寄生电容值的三倍。

因为寄生电容值已知,寄生电感值可用如下等式求得:

L = 1 / [(2πF)² x C],其中,F=谐振频率,C = 寄生电容值

现在,寄生电容和电感值都已知,谐振回路的特征阻抗可由如下等式求得:

Z = SQRT(L/C),其中,L = 寄生电感值,C = 寄生电容值

RC缓冲电路中的电阻值应该接近特征阻抗,电容值应该是寄生电容值的四到十倍。使用更大的电容可以轻微降低电压过冲,但要以更多的功率耗散和更低的逆变效率为代价。

计算RC缓冲器元件值

在这部分,使用前面提到的五个步骤,可以计算出组成缓冲电路、用来降低图1中尖峰电压的适当电阻电容值。

找出谐振尖峰电压的频率。图3显示出它大约为35MHz。

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图3. 无缓冲电路的谐振尖峰电压的频率

在漏极和地线之间并联一个电容,以将谐振频率降至大约一半(17.5MHz)。如图4所示,330pF的并联电容即可将谐振频率降低至大约17.5MHz。最佳电容值可以通过尝试并联不同容量的电容来确定。最好从小容量电容开始(比如100pF),然后逐渐增大。

因为330pF的并联电容即可将谐振频率降至原来的二分之一,寄生电容值应该是其三分之一(大约110pF)。

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图4。 提供330pF并联电容时的谐振尖峰电压频率

计算寄生电感值。

寄生电感 = L = 1 / [(2 x 3.14 x 35MHz)² * 110pF] = 0.188µH

计算特征阻抗。

特征阻抗 = Z = SQRT (0。188µH / 110pF) = 41

选择适当的电阻和电容值。缓冲电路中的电阻值R应该接近41Ω,而电容值C应该在寄生电容110pF的四到十倍之间。在本例中,我们选择电容C为1000pF,大约为寄生电容值的九倍。

图5显示了加入由39Ω电阻及1000pF电容组成的缓冲电路后的结果。

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图5. 加入RC缓冲电路(39Ω,1000pF)后的漏极电压

结论

本应用笔记说明,通过一些简单的经验测量,即可确定推挽式驱动结构中阻容缓冲电路的适当值。该缓冲电路可以大大降低功率MOSFET漏极不期望出现的尖峰电压。

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