一个用于驱动栅极驱动变压器的简单电路

与单开关反激式电路相比，双开关反激式电路的主要代价就是需要一个浮动的高侧驱动。一个栅极驱动变压器通常用于双开关反激式电路的高侧FET，而栅极驱动变压器的使用是需要一些技巧的。如果磁芯没有在每个周期内正确复位，那么它就有可能饱和。 在电力电子领域，尤其是电源转换设计中，双开关反激式电路因其高效、紧凑的特点而广泛应用。相较于单开关反激式电路，双开关反激电路引入了浮动的高侧驱动，以实现更复杂的控制策略。栅极驱动变压器在这种电路中扮演着至关重要的角色，它负责为高侧功率场效应晶体管（FET）提供隔离驱动信号。 栅极驱动变压器的设计和使用需要注意几个关键点。磁芯的复位至关重要，因为如果未能在每个开关周期内正确复位，磁芯可能会饱和，导致磁通量积累，进而影响电路性能，甚至损坏设备。磁芯复位不充分可能导致变压器的磁通密度超出其饱和值，从而降低转换效率，增大损耗，并可能产生不可预知的开关行为。 常见的栅极驱动变压器驱动技术之一是使用与驱动绕组串联的交流耦合电容器。这种电容耦合可以平均化电流，防止磁芯饱和，但可能会在瞬态过程中导致饱和，并且会损失驱动信号的直流成分。为了避免这些问题，文中提出了一种无需耦合电容器的简单驱动方法。 该方法如图1所示，利用一个小信号FET（Q2）来控制驱动电压的施加。当驱动信号上升时，Q2导通，驱动电压加到变压器上；当驱动信号下降时，Q2被拉低至地，同时变压器的同名端被下拉，使得磁化电流通过反向偏置的二极管D1回流到VDD，完成磁芯的复位。若需要超过50%的占空比，可以添加一个齐纳二极管与D1串联，扩展控制范围。 这个驱动电路有两个显著优点：一是通过回收磁化能量到VDD，提高了系统效率；二是磁化复位期间，FET受到负驱动，这有助于加快关断速度，减少开关损耗，进一步优化效率。 正确设计和使用栅极驱动变压器是双开关反激式电路成功的关键。本文提供的简单驱动电路方案不仅确保了磁芯的正确复位，还通过优化开关过程提高了系统的整体效率。在实际硬件设计和原理图设计中，理解并应用这些技术对于实现高效、可靠的电源转换系统至关重要。