驱动电路设计（五）——驱动器的自举电源稳态设计

2025-6-19 13:19| 发布者: 闪电| 查看: 25| 评论: 0

摘要: 当选择驱动电源电压时，要考虑自举电路的损耗，必须考虑驱动器内部电压降以及自举二极管VDb和电阻Rb的压降，还必须减去下桥臂IGBT VT2的饱和电压。最终的自举电压要保证上管IGBT栅极电压不能太低而导致开通损耗增加 ...

最小占空比

上面的分析是为最小占空比设计做铺垫，现在步入主题：

V_BS纹波∆V_BS仅取决于自举电容器C_boot，而当自举电容用得比较大，变成第一种工况，V_BS也会有明显的跌落，这时的跌落V_drop取决于自举电阻R_root。

我们前面讨论电压跌落与占空比与自举电路的时间常数的关联性，目的是要设计自举电阻满足最小的占空比。

下式是在忽略∆V_BS作用时的最小占空比D_MIN，式子中V_drop是电源可接受的最大压降。

我们来看自举电源仿真案例：

在设计中，我们目标是自举电压，电压降V_drop结果参考图5。

仿真条件：

当Q_G=40nC,f=1/T_S=20kHz，I_leak=200μA,R_boot=220Ω，

且预充电到V_BSMAX=15V。

分别在C_boot=47nF和1uF，占空比为10%和30%。

图5的模拟结果中，绿色和黄色曲线表示使用47nF自举电容器在两种占空比下的 V_BS。紫色和红色曲线表示使用1µF自举电容在两种占空比下的V_BS。可以看自举电压值得大小受占空比影响，而电压得纹波受自举电容大小影响。

图5：不同自举电容和占空比条件下的仿真结果

按照前面的公式：

当Q_G*=40nC,f=20kHz，I_leak=200μA,R_boot=220Ω，如果允许的V_drop=2V (V_BS=V_CC-V_drop=13V)时，算出最小可接受的占空比D_MIN=11%。要是占空比只有10%的话，电压跌落会超过预期。

结论

驱动功率取决于被驱动的功率栅极电荷Q_G和栅极驱动器电平位移Q_LS，并且要包括各种漏电流。

自举电路设计核心问题是自举电阻R_root和自举电容C_boot选取，电阻决定平均电压，电容影响纹波。

自举电源的电压会比驱动电路的供电电源电压V_CC要低，其电压降取决于自举电阻的压降和自举电容上的纹波。按照可能的最小占空比正确选择电阻和电容值是关键，以保证上下管的驱动电压在设计值内。

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