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。 在电力电子技术领域，双开关反激式电路因为其高效和紧凑的特性，而被广泛应用于电源转换设计中。此类电路相较于单开关反激式电路，在控制策略上更加复杂，引入了浮动的高侧驱动，以实现对电路的精细控制。在这一过程中，栅极驱动变压器扮演了至关重要的角色，它为高侧功率场效应晶体管（FET）提供必需的隔离驱动信号。然而，栅极驱动变压器的设计与使用并非易事，若不注意技巧，可能会导致磁芯饱和，进而影响电路性能或损坏设备。 磁芯复位是设计栅极驱动变压器的一个关键问题。如果磁芯未在每个开关周期内正确复位，就会发生磁通量积累，可能导致磁芯饱和。磁芯的饱和将使得磁通密度超过其饱和值，从而导致转换效率下降、损耗增大，甚至可能产生不可预知的开关行为。为解决磁芯复位问题，常用的驱动技术之一是在驱动绕组中串联一个交流耦合电容器。尽管电容耦合有助于平均电流，避免磁芯饱和，但在瞬态过程中仍可能导致饱和，并损失掉驱动信号的直流成分。 为了避免上述问题，文章中提出了一种无需耦合电容器的简单驱动方法。该驱动电路的核心是利用一个小型信号FET（Q2）来控制驱动电压的施加。当驱动信号上升时，Q2导通，使得驱动电压能够施加到变压器上；而在驱动信号下降时，Q2被拉低至地电位，同时变压器的一个同名端也会被下拉，使得磁化电流通过一个反向偏置的二极管D1回流至VDD，从而完成磁芯的复位。通过这样的设计，能够保证磁芯在每个周期内正确复位。 该方法除了磁芯复位之外，还具有其它优点。该驱动电路通过回收磁化能量回到VDD，有效提高了系统效率；在磁化复位期间，FET承受负驱动，这有助于加快关断速度，减少开关损耗，从而进一步优化整体系统的效率。在具体实现时，如果需要超过50%的占空比，还可以通过在二极管D1旁添加一个齐纳二极管与之串联，以扩展控制范围。 这种简单电路方案之所以特别重要，是因为它不仅保证了磁芯的正确复位，而且还通过优化开关过程，提高了系统的整体效率。在实际的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。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。本文所提供的简单驱动电路方案，为相关领域的工程师和技术人员提供了一种有效且易于实施的磁芯复位技术，有助于提升电力电子设备的性能与寿命。深入掌握栅极驱动变压器的设计原理及其在双开关反激式电路中的应用，对于电力电子技术的发展具有重要的意义。