驱动电路是变换器的重要组成部分,它的性能直接关乎变换器的稳定性和可靠性。半桥和全桥变换器中需要用到半桥驱动电路。针对小功率应用场合,需要根据器件设计开关管的驱动电路。半桥驱动可以采用单通道驱动器或双通道驱动器,目前市面上不同厂家、不同器件所选用的驱动器也不尽相同。
这里谈谈国产隔离式双通道驱动器(NSI6602),去年学习双有源全桥(DAB)变换器时,就想着要找一款国产驱动器做样机,在一次偶然的机会中找到了这款芯片,于是在官网申请了几颗样片,过了两个周左右顺利拿到样片(如需用可在官网申请)。下面是来自官网的介绍,NSi6602是一系列高可靠性的隔离式双通道栅极驱动器IC,可以设计为驱动高达2MHz开关频率的功率晶体管。每个输出可以以快速的25ns传播延迟和5ns的最大延迟匹配来提供最大4A/6A的拉灌电流能力。NSi6602在5*5mm LGA13封装中按照UL1577提供2500Vrms隔离,在SOIC16(150mil)窄体封装中提供3000Vrms隔离, 在SOIC16(300mil)和SOIC14(300mil)宽体封装中提供5700Vrms隔离。100kV/us的最小共模瞬变抗扰度(CMTI)提高系统鲁棒性。该驱动器的最大电源电压为28V,而输入侧则接受2.7V至5V的电源电压。所有电源电压引脚均支持欠压锁定(UVLO)保护。
所设计的驱动模块主要分为两部分,一是半桥驱动电路,二是隔离供电电源。第一部分驱动电路采用正负压驱动方法,这里需要提供双电源,为此专门设计了隔离电源,同样电源也采用国内器件。
为了更好地设计出硬件电路,在某外商厂找到了关于DAB变换器设计的参考方案。起初根据官方给出的Design Guide学习单步移相调制DAB变换器的工作原理,并在PSIM软件中搭建模型验证,随着对DAB变换器的理解,之后进行了扩展移相、双重移相等调制方式的研究和仿真。这里给出一个驱动电路的参考设计。学习下面电路的设计方法,就很容易设计出上述驱动器的外围电路。
隔离式双路驱动电源
隔离式双通道驱动电路
根据上述驱动器数据手册和参考电路,做出的隔离式双通道驱动模块如下。
半桥驱动模块
用DSP的EPWM模块发出两路互补的PWM波,测试该模块能正常驱动开关管。在实验中发现设计的电路不是很完善,在后面的实验中逐步完善,并最终用在DAB实验样机中。下面给出DAB变换器SPS调制驱动波形及半桥驱动模块测试波形。
SPS时序波形 互补驱动波形
参考文献
[1] 适用于 3 级电动汽车充电站的双向双有源电桥参考设计