互补MOSFET的脉冲变压器隔离驱动电路设计

基于变压器隔离的功率MOSFET驱动电路参数设计廖鸿飞;梁奇峰;彭建宇【摘要】介绍了基于单电容变压器隔离及双电容变压器隔离的功率MOSFET驱动电路,并对驱动电路中各元器件的参数设计进行了详细的论述。

进一步对所提出的设计方法进行了实验验证,实验结果表明该设计方法是合理有效的,驱动波形平滑无振荡,并且有较快的上升时间。

%This paper introduces the power MOSFET driver circuit based on the single capacitor and dual capacitors transformer isolation, then analyzes the circuit and discusses the parameter design for the driver components in detail. Experiment designs for the isolation driver circuit has verified the parameter design method is feasible. The test result shows the diver waveform has a short rise time, smooth and no oscillation.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2012(029)003【总页数】3页(P31-32,51)【关键词】隔离驱动;驱动变压器;功率MOSFET【作者】廖鸿飞;梁奇峰;彭建宇【作者单位】中山火炬职业技术学院,广东中山528400;中山火炬职业技术学院,广东中山528400;中山火炬职业技术学院,广东中山528400【正文语种】中文【中图分类】TM461;TN860 引言功率场效应晶体管（功率MOSFET）是一种单极型电压控制器件，没有少数载流子的存储效应，具有开关速度快，开关频率高，输入阻抗高等优点，因此在开关电源装置中得到了广泛的应用［1－2］。

mosfet电压隔离驱动方案MOSFET电压隔离驱动方案随着现代电子技术的快速发展，电路的稳定性和可靠性要求也越来越高。

在一些特殊的应用场景中，如高频电路、高压电路、噪声环境下的电路等，需要对电路进行电压隔离来提高系统的稳定性和安全性。

MOSFET电压隔离驱动方案因其高速、低功耗和可靠性等优势，成为了一种常用的解决方案。

MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种常见的半导体器件，具有高速开关和低功耗的特点。

通过控制MOSFET的栅极电压，可以实现对电路的开关控制。

而MOSFET电压隔离驱动方案则是利用MOSFET的特性来实现电路之间的电压隔离。

在MOSFET电压隔离驱动方案中，一般会使用光耦来实现电路间的隔离。

光耦是一种能够将电路间的信号通过光信号进行转换的器件。

它由发光二极管（LED）和光敏二极管（光电晶体管）组成。

当输入信号施加在发光二极管上时，发光二极管会发出光信号，光信号经过隔离区域后，被光敏二极管接收并转换为与输入信号相同的电信号。

通过光耦将输入信号与MOSFET的栅极连接起来，当输入信号施加在光耦上时，光敏二极管会产生相应的电信号，通过MOSFET的栅极电压来控制MOSFET的导通和关断。

由于光耦实现了输入信号和MOSFET之间的电气隔离，可以有效地提高系统的稳定性和安全性。

MOSFET电压隔离驱动方案具有以下几个优势：1. 高速开关：MOSFET具有快速的开关速度，可以实现高频电路的要求。

通过光耦隔离驱动MOSFET，可以实现输入信号的快速响应，提高系统的响应速度。

2. 低功耗：MOSFET的工作电流较小，具有较低的功耗。

通过光耦隔离驱动MOSFET，可以进一步降低功耗，提高系统的能效。

3. 可靠性高：MOSFET具有较高的可靠性，长时间工作不易出现故障。

通过光耦隔离驱动MOSFET，可以避免外部电源的电压干扰和噪声对系统的影响，提高系统的稳定性和可靠性。

4. 成本低：MOSFET电压隔离驱动方案相对于其他电压隔离方案来说，成本较低。

详解互补MOSFET的脉冲变压器隔离驱动电路设计
一、摘要
 随着MOSFET 的应用日益广泛，在一些特殊场合常常会使用到互补MOSFET。

本文针对互补MOSFET 的驱动问题进行了深入讨论，比较了常用的驱动电路，提出了一种针对互补MOSFET 设计的新型驱动电路，并通过仿真验证了结果。

 随着电力半导体器件的发展，已经出现了各种各样的全控型器件，最常用
的有适用于大功率场合的大功率晶体管(GTR)、适用于中小功率场合但快速
性较好的功率场效应晶体管(MOSFET)以及结合GTR 和功率MOSFET 而产生的功率绝缘栅控双极晶体管(IGBT)。

在这些开关器件中，功率MOSFET
由于开关速度快,驱动功率小,易并联等优点成为开关电源中最常用的器件，尤其在为计算机、交换机、网络服务器等通信电子设备提供能量的低压大电流
开关电源中。

随着MOSFET 的应用日益广泛，在一些特殊场合常常要使用到互补的MOSFET，本文针对这个问题提出了一种针对互补MOSFET 电路设计的驱动电路。

 二、功率MOSFET 对驱动电路的要求
 功率MOSFET 是电压型驱动器件，没有少数载流子的存贮效应，输入阻抗高，因而开关速度可以很高，驱动功率小，电路简单。

但功率MOSFET
的极间电容较大，其等效电路如图1 所示，输入电容Ciss，输出电容Coss 和反馈电容Crss 与极间电容的关系可表示为：
 功率MOSFET 的栅极输入端相当于一个容性网络，它的工作速度与驱动源内阻抗有关。

理想的栅极驱动电路的等效电路如图所示，由于Ciss 的存在，。

一种脉冲变压器隔离的IGBT驱动电路的设计研究脉冲变压器隔离的IGBT驱动电路是一种广泛应用于电力电子领域的关键技术，能够有效实现IGBT开关管的高效驱动和隔离保护。

本文将对脉冲变压器隔离的IGBT驱动电路进行设计研究，探讨其原理、设计方法和应用。

一、脉冲变压器隔离的IGBT驱动电路原理脉冲变压器隔离的IGBT驱动电路由输入端、隔离变压器、信号处理电路、输出端等部分组成。

其工作原理如下：输入信号经过信号处理电路进行信号调理和隔离，然后通过隔离变压器进行电气隔离，并通过输出端输出给IGBT管进行控制。

由于脉冲变压器隔离的IGBT驱动电路具有电气隔离、抗干扰能力强等优点，因此在高压、高功率的电力电子设备中得到广泛应用，如逆变器、变频器、交流电源等。

二、脉冲变压器隔离的IGBT驱动电路设计方法1.选择合适的隔离变压器：隔离变压器是脉冲变压器隔离的IGBT驱动电路中的关键部件，其质量直接影响到整个电路的性能。

因此在设计电路时应选择符合要求的隔离变压器，需考虑其绕组匝数、匝比、耐压等参数。

2.设计信号处理电路：信号处理电路对输入信号进行处理和隔离，以适应IGBT的工作要求。

通常包括滤波器、隔离元件、整流电路等部分，保证输入信号干净稳定。

3.设计输出端电路：输出端电路主要是将隔离后的信号输出给IGBT 管，需要考虑输出端的电压、工作频率、功率等参数，以确保可靠且高效地驱动IGBT。

4.搭建和调试电路：设计完成后需要进行电路搭建和调试，检查电路连接是否正确、各部分工作是否正常，如果有问题及时排除。

三、脉冲变压器隔离的IGBT驱动电路应用脉冲变压器隔离的IGBT驱动电路广泛应用于各种高压、高功率电力电子设备中，如逆变器、变频器、交流电源等。

通过电气隔离和高效驱动，提高了电路的稳定性和可靠性，减小了电路对外部干扰的敏感度，在高电压、高频率的环境下能够更好地发挥作用。

综上所述，脉冲变压器隔离的IGBT驱动电路设计研究对于提高电力电子设备的性能和可靠性具有重要意义。

MOSFET驱动电路设计参考MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)驱动电路是控制MOSFET开关的电路，它提供适当的电流和电压来确保MOSFET能够在正确的时间和条件下完全关闭和打开。

MOSFET驱动电路设计需要考虑到反馈和保护机制、功耗和效率以及电流和电压需求等因素。

以下是一些MOSFET驱动电路设计的参考。

1.电流放大器驱动电路：电流放大器是一种被广泛使用的MOSFET驱动电路设计，它通过升压变压器和反馈电路来将电流放大，并且能够提供足够的电流来驱动MOSFET。

这种电路设计具有简单、可靠和成本低廉的特点。

2.隔离式驱动电路：隔离式驱动电路是一种通过电流隔离器将控制电路与MOSFET隔离开来的设计。

通过隔离电路，可以阻止外部电路中的噪声、干扰和电压峰值对MOSFET的影响。

这种驱动电路设计适用于需要高耐受性和抗干扰性的应用。

3.模拟驱动电路：模拟驱动电路利用可变电流源来控制MOSFET。

这种设计需要一个与控制信号相对应的电压源，以确保MOSFET的开启和关闭速度与输入信号相匹配。

模拟驱动电路适用于需要快速响应和高精确度的应用，如音频放大器和直流直流变换器。

4.逻辑驱动电路：逻辑驱动电路是一种基于逻辑门电路的设计，通过逻辑门来控制MOSFET的开关。

逻辑驱动电路具有简单、易实现和低功耗的特点，适用于数字电路中的应用。

在设计MOSFET驱动电路时，还需要考虑以下几个关键因素：1.电流和电压需求：根据MOSFET的规格和应用需求，确保设计的驱动电路能够提供足够的电流和电压来使MOSFET达到预期的工作状态。

2.反馈和保护机制：添加适当的反馈和保护电路，如电流限制器和短路保护器，以确保MOSFET在超载、短路或其他异常情况下得到保护。

3.功耗和效率：通过优化电路设计和选择高效的元件来降低功耗，提高效率。

例如，可以选择低电阻的电源和高效的驱动器。

4.温度控制和散热设计：合理布局电路和选择散热器，以降低MOSFET的工作温度，提高可靠性和稳定性。

互补脉冲变压器隔离驱动电路互补脉冲变压器隔离驱动电路是一种常用的电子电路，用于将信号从一个电路传输到另一个电路，同时保持两个电路之间的电气隔离。

互补脉冲变压器隔离驱动电路主要由两个互补脉冲变压器和两个互补驱动器组成。

其中，互补脉冲变压器由一个主绕组和一个副绕组组成，主绕组和副绕组通过磁耦合实现相互转换。

互补驱动器则用于控制主绕组和副绕组之间的信号传输。

互补脉冲变压器隔离驱动电路可以提供信号隔离和信号转换的功能。

当输入信号从主绕组输入时，互补脉冲变压器可以将输入信号转化为相应的输出信号，并通过副绕组输出到另一个电路。

由于主绕组和副绕组之间的磁耦合，信号可以传输，同时两个电路之间实现了电气隔离。

互补驱动器是互补脉冲变压器隔离驱动电路的核心部分。

通过控制主绕组和副绕组之间的信号传输，互补驱动器可以实现输入信号的变换和输出信号的驱动。

互补驱动器通常采用逻辑门电路和放大器电路组成，可以实现信号的放大和逻辑门的动作。

互补脉冲变压器隔离驱动电路具有多种优点。

首先，它可以实现信号隔离，从而避免了信号的交叉干扰和噪声的干扰。

其次，互补脉冲变压器隔离驱动电路可以提供高效的信号传输和转换，保证了信号的准确传输和处理。

此外，该电路还具有体积小、功耗低等特点，适用于各种场景。

互补脉冲变压器隔离驱动电路在实际应用中有着广泛的用途。

例如，在工业自动化控制系统中，互补脉冲变压器隔离驱动电路可以将传感器信号从控制单元传输到执行单元，实现信号的隔离和传输。

在电力系统中，互补脉冲变压器隔离驱动电路可以用于实现电力系统的监测和保护。

此外，在通信系统、医疗设备等领域，互补脉冲变压器隔离驱动电路也有着广泛的应用。

总之，互补脉冲变压器隔离驱动电路是一种常用的电子电路，通过互补脉冲变压器和互补驱动器实现信号的隔离和转换。

该电路具有信号隔离、高效传输、体积小、功耗低等优点，在工业、电力、通信等领域有着广泛的应用前景。

隔离式FET脉冲驱动器原理及设计
隔离式FET脉冲驱动器原理及设计
 三相控制整流器和变换器、矩阵循环换流器以及级联功率级一般都含有大量功率晶体管，每支晶体管都有自己的驱动电路。

图1中的电路用1kHz ~ 200kHz频率的全占空比脉冲驱动一个容性输入功率器件，如MOSFET或IGBT（绝缘栅双极晶体管）。

一只变压器起隔直作用，电路在15V初级电源电压下只消耗少量功率。

采用具有输入电容高达5 nF的几只MOSFET和IGBT，测试满意，该驱动器通过调整驱动器晶体管、耦合变压器以及一些无源元件，可以适应更大电流的功率晶体管。

晶体管Q1和Q2通过耦合变压器T1向晶体管Q3和Q4传送约1ms持续时间的脉冲，分别为功率晶体管Q5
的栅源输入电容充、放电。

Q1产生的充电脉冲开始于驱动控制信号的上升沿，而Q2产生的放电脉冲则开始于控制信号的下降沿。

微分电路包括C1、R1、电位器P1的一部分、C2、R2以及P1的其余部分，它设定了充、放电脉冲的持续时间。

必要时，调整P1的设置可以改变Q5栅极上正、负充放电电压的平衡。

晶体管Q3和Q4分别为Q5的输入电容传输充、放电脉冲，然后关断，在Q5输入电容两端产生一个高阻抗，使Q5栅极电压不能发生变化，除。

MOSFET驱动变压器设计详解MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种常用的功率开关器件，由于其高开关速度和低导通电阻等特点，被广泛应用于各种电力电子设备中。

MOSFET驱动变压器是通过MOSFET管的开关操作来实现变压器的变换功能。

首先，需要确定所需的变压器参数，包括输入和输出电压、输出功率和变比。

这些参数将直接影响到变压器的设计和选型。

接下来，选择适合的开关频率。

开关频率决定了变压器的尺寸和效率，一般情况下，高频率将导致变压器体积小但效率低，低频率则相反。

选择合适的开关频率需要考虑具体应用需求和性能要求。

然后，根据变压器的变比和输入电压，计算出变压器的输入电流。

这将有助于选择适合的MOSFET管，确保其能够承受所需的电流和功率。

接下来，选择合适的MOSFET驱动电路。

MOSFET驱动电路可以将控制信号转换为适当的电压和电流来驱动MOSFET管。

这些电路通常包括信号隔离、电平转换、电流放大等功能。

常见的MOSFET驱动电路包括单端驱动和全桥驱动。

在设计MOSFET驱动变压器时，需要注意以下几点：1.选择合适的MOSFET管。

MOSFET管的参数应与变压器的电流和功率要求匹配，包括导通电压、漏电流、功率损耗等。

2.设计合适的MOSFET驱动电路。

MOSFET驱动电路需要能够提供足够的电流和电压来驱动MOSFET管，同时要考虑信号隔离和输出保护等功能。

3.保护电路设计。

在MOSFET驱动变压器中，应考虑过流、过压、过温等故障保护功能的设计，以保证设备的安全性和可靠性。

4.使用合适的散热措施。

MOSFET驱动变压器工作时会有较大的功率损耗，导致设备发热。

因此，需要采取合适的散热措施，如散热片、散热风扇等。

总结起来，设计MOSFET驱动变压器需要考虑多个因素，包括变压器参数、选择合适的MOSFET管和驱动电路、故障保护和散热等。

这些步骤需要综合考虑各种因素，以实现稳定、高效的变压功能。

IGBT和MOSFET 器件的隔离驱动技术2008-10-12 18:54引言开关电源中大功率器件驱动电路的设计一向是电源领域的关键技术之一。

普通大功率三极管和绝缘栅功率器件(包括MOSFET场效应管和IGBT绝缘栅双极性大功率管等)，由于器件结构的不同，具体的驱动要求和技术也大不相同。

前者属于电流控制器件，要求合适的电流波形来驱动；后者属于电场控制器件，要求一定的电压来驱动。

本文只介绍后者的情况。

MOSFET场效应管(以及IGBT绝缘栅双极性大功率管等器件)的源-栅之间是绝缘的二氧化硅结构，直流电不能通过，因而低频的动态驱动功率接近于零。

但是栅一源之间构成了一个栅极电容Cgs，因而在高频率的交替开通和关断时需要一定的动态驱动功率。

小功率MOSFET管的Cgs一般在10~100pF之内，对于大功率的绝缘栅功率器件，由于栅极电容Cgs较大，一般在1~100nF之间，因而需要较大的动态驱动功率。

更由于漏极到栅极的米勒电容Cdg，使栅极驱动功率往往是不可忽视的。

因IGBT具有电流拖尾效应，在关断时要求更好的抗干扰性，需要负压驱动。

MOSFET 速度比较快，关断时可以没有负压，但在干扰较重时，负压关断对于提高可靠性很有好处。

2 隔离驱动技术现状为可靠驱动绝缘栅器件，目前已有很多成熟电路。

当驱动信号与功率器件不需要隔离时，驱动电路的设计比较简单，目前也有了许多优秀的驱动集成电路，如国际整流器公司的IR2110。

当需要驱动器的输入端与输出端电气隔离时，一般有两种途径：采用光电耦合器或是利用脉冲变压器来提供电气隔离。

2.1 光电耦合器隔离的驱动器光电耦合器的优点是体积小巧，缺点是：①反应较慢，因而具有较大的延迟时间(高速型光电耦合器一般也大于300ns)；②光电耦合器的输出级需要隔离的辅助电源供电。

2.2 无源变压器驱动用脉冲变压器隔离驱动绝缘栅功率器件有无源、有源和自给电源驱动三种方法。

无源方法就是用变压器次级的输出直接驱动绝缘栅器件，这种方法很简单，也不需要单独的驱动电源。

MOSFET驱动变压器设计详解今天在研究全桥电路，资料和书上谈到的，大多数基于理想的驱动器（立即充电完成）。

这里一篇幅把MOS管驱动的来龙去脉搞搞清楚。

预计要分几个篇幅：1.MOS管驱动基础和时间功耗计算2.MOS管驱动直连驱动电路分析和应用3.MOS管驱动变压器隔离电路分析和应用4.MOS管网上搜集到的电路学习和分析今天主要分析MOS管驱动变压器隔离电路分析和应用和MOS管驱动基础和时间功耗计算。

参考材料：《Design And Application Guide For High Speed MOSFET Gate Drive Circuits》是一份很好的材料《MOSFET 驱动器与MOSFET 的匹配设计》也可以借鉴。

首先谈一下变压器隔离的MOS管驱动器：如果驱动高压MOS管，我们需要采用变压器驱动的方式和集成的高边开关。

这两个解决方案都有自己的优点和缺点，适合不同的应用。

集成高边驱动器方案很方便，优点是电路板面积较小，缺点是有很大的导通和关断延迟。

变压器耦合解决方案的优点是延迟非常低，可以在很高的压差下工作。

常它需要更多，缺点是需要很多的元件并且对变压器的运行有比较深入的认识。

变压器常见问题和与MOS管驱动相关的问题：变压器有两个绕组，初级绕组和次级绕组实现了隔离，初级和次级的匝数比变化实现了电压缩放，对于我们的设计一般不太需要调整电压，隔离却是我们最注重的。

理想情况下，变压器是不储存能量的（反激“变压器”其实是耦合电感）。

不过实际上变压器还是储存了少量能量在线圈和磁芯的气隙形成的磁场区域，这种能量表现为漏感和磁化电感。

对于功率变压器来说，减少漏感可以减少能量损耗，以提高效率。

MOS管驱动器变压器的平均功率很小，但是在开通和关闭的时候传递了很高的电流，为了减少延迟保持漏感较低仍然是必须的。

法拉第定律规定，变压器绕组的平均功率必须为零。

即使是很小的直流分量可能会剩磁，最终导致磁芯饱和。

这条规则对于单端信号控制的变压器耦合电路的设计有着重大影响。

脉冲变压器隔离电路技术及其应用
李阳
【期刊名称】《自动化仪表》
【年(卷),期】1992(013)012
【总页数】2页(P29-30)
【作者】李阳
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TM417
【相关文献】
1.一种脉冲变压器隔离的IGBT驱动电路的设计研究 [J], 刘虹伶;刘明宇
2.基于桥式拓扑的脉冲变压器隔离驱动器优化设计 [J], 黄智宇;瞿章豪;徐正龙
3.基于脉冲变压器的总线式RS485隔离器 [J], 张悦君
4.互补MOSFET的脉冲变压器隔离驱动电路设计 [J], 金一鸣;张齐
5.基于脉冲变压器隔离的MOSFET驱动电路的设计 [J], 杨俊伟; 翟娟
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