全桥结构在电路规划傍边有着适当广泛的效果。本文介绍了一种依据全桥DC-DC的阻隔电源规划。文中提及的半桥IGBT板为两组阻隔的正负电压输出，这样做是为了能够成为IGBT的驱动及维护。而且在实践规划时，需求依据挑选的IGBT开关管参数和作业频率，来确认驱动板电源功率。然后对原边共用全桥操控的DC-DC电源规划进行了介绍，给出了变压器的挑选办法。
IGBT半桥集成驱动板电源特色
半桥IGBT的有用驱动和牢靠维护都由半桥IGBT集成驱动板来完结。半桥IGBT 集成驱动板本身有必要具有两路DC-DC阻隔电源，该电源要求占用PCB面积小、体积紧凑、牢靠性高，而且两组电源副边彻底阻隔。在大功率半桥IGBT集成驱动单元的项目中，针对驱动单元需求高效、牢靠的阻隔电源，规划了一种电源变压器原边操控拓扑，即两组阻隔电源变压器原边共用一组全桥操控的思路，提高了电源功率密度和功率，节省了功率开关数量。全桥开关管奇妙调配，无需阻隔驱动，减少了占用集成驱动板上的PCB面积。
半桥IGBT集成驱动板在两路驱动上表现出负载特性共同的原因是，因为上下半桥傍边两个单元IGBT的功能参数共同，而且选用同体封装。因而在IGBT半桥集成驱动板的电源规划中，两组阻隔的DC-DC电源原边彻底能够共用一组操控电路。IGBT半桥集成驱动板一般镶嵌在IGBT功率模块上，它对驱动板的要求有两个：第一是半桥集成驱动板对PCB面积、体积要求很高，要求尽可能减小PCB面积和体积;第二因为驱动IGBT需求的功率较大，对板上电源的功率密度、功率要求也较高。
原边共用全桥操控的DC-DC电源规划
本规划选用了两个变压器原边共用，也便是全桥电路操控DC-DC电源变压器。正常形式下两个全桥改换拓扑需求两组全桥开关，一起全桥开关的脉冲驱动电路也为两组共8路PWM脉冲。选用共用全桥拓扑节省了操控电路和全桥开关，简化了DC-DC阻隔电源电路。因为该电源是给半桥IGBT驱动电路供电，负载安稳且可核算，因而全桥DC-DC电源选用开环操控，满意最大功率需求即可。电路原理如图1所示，该电源由4部分组成：4路PWM脉冲发生电路、全桥驱动开关、电源变压器及其副边整流滤波电路。DC-DC电源输入为单+15 V电源，输出为两组阻隔的+15 V和-10 V双电源，选用负电源是为牢靠地关断IGBT。
图1 原边共用全桥电路的DC-DC原理图
共用全桥开关的两组DC-DC阻隔电源作业原理为：对角的开关管一起注册，别的一组对角现已关断，此刻两组磁芯原边一起正反相激磁，副边耦合，再进行全波整流滤波后得到安稳的电源。规划全桥开关作业频率为360 kHz，一起选用全波整流，因而副边不需求很大的滤波、储能元件，有利于完结DC-DC电源小型化。
全桥DC-DC电源参数为：输入+15 V、输出+15 V、-10 V、输出功率6 W、作业频率360 kHz。要求额定负载下动态特性、满意：+15 V动摇+1 V、-10 V动摇-2V、作业频率满意5%的误差容限。其间作业频率由施密特触发器CD40106参数及RC数值决议。详细参数为：R=2.2kΩ、C=748 pF、VDD=15 V、VT+=8.8 V、VT-=5.8 V。依据式(1)核算出振动频率为748.792 kHz，因为规划中多谐振动器输出对2路RC充放电，充电电容容量增大一倍，因而振动频率为上述核算频率的1/2，即374.396kHz。
原边共用全桥操控的4路PWM信号发生
传统的全桥DC-DC拓扑由4只相同的开关管组成，需求2路互反的PWM操控信号，每路PWM信号驱动对角的2只开关管，2路PWM信号要求有死区，避免全桥直通。全桥拓扑的上桥臂驱动有必要阻隔，不然无法完结正确驱动，阻隔电路一般选用光耦或磁性器材完结，电路杂乱、体积大。规划选用2个电源变压器原边绕组共用一个全桥开关，因为体系为+15 V单电源输入，因而全桥开关选用2片内含PMOS和NMOS的S14532ADY完结，此刻PWM驱动脉冲无需阻隔，即不必将全桥的上下臂驱动脉冲进行阻隔，运用振动电路的逻辑门进行驱动，简化了操控电路，一起该全桥开关为小体积的SO-8封装，完结了最小PCB规划。据此原理规划全桥开关需求4路PWM 脉冲驱动，分为2组，每组内互反，驱动对角的PMOS和NMOS开关，2组之间带有死区，详细的4路。G11、G2、 G22、G1为4路PWM驱动，T1、T11为两个DC-DC电源变压器，此处只画出了原边绕组，C为隔直电容，能够有用地避免变压器磁芯饱满。能够看到，对角的开关一起导通，两组对角替换开关，两个变压器磁芯作业在I、Ⅲ作业象限，双向励磁，有利于完结高功率密度。
一般PWM驱动发生办法用MCU、DSP或专用IC发生，难以完结低成本和紧凑规划。文中对通用多谐振动器电路进行改善，别离增加两个二极管、电阻及电容，即可输出满意上述要求的4路PWM驱动信号，简化了电源规划，提高了牢靠性。
DC-DC电源变压器的挑选及规划
体系电源选用全桥驱动，磁芯作业在I、Ⅲ象限，驱动上要能够避免磁芯饱满，一起要求功率高、体积小。依据上述考虑，选用环形磁芯T10×6×5，原料为PC40，环形磁芯漏磁小、功率高。详细参数为：μi=2 400，Ae=9.8 mm2，Aw=28.2mm2，J=2A/mm2。体系作业状况为：ηB=90%，Km=0.1，fs=366 kHz，Bm=2 000 GS，依据P0=Ae×Aw×2×fs×Bm×J×ηB×Km×10-6。得出P0=9.8×10-2×28.2 x 10-2×2×366×103×2 000 x 2×0.9×0.1×10-6=7.3 W，理论核算标明，所选磁芯满意规划的功率要求。
变压器匝数规划是依据式(2)和式(3)核算，其间μi为输入电压最小值，△Vce为额定电流下全桥回路开关管压降，Dmax=0.48;μo为输出电压额定值，△Vd为输出额定电流下全波整流二极管压降。理论核算原副边匝数为：原边Np=4.6匝，副边Ns1=5.8匝，Ns2=3.9匝。
Np=[(μi-△Vce)×Dmax]/(2△B×Ae×fs) (2)
Np=[(μo-△Vd)×(1-Dmax)]/(2△B×Ae×fs) (3)
实践调试成果为：原边p=6匝，副边Ns1=8匝，Ns2=5匝。
带死区的4路互补PWM信号仿真
两路DC-DC电源变压器原边共用全桥拓扑，全桥电路的4路PWM信号是在多谐振动器电路的基础上增加几个无源器材生成的，而且发生的两组驱动信号带有死区，能够有用避免全桥开关器材直通。电路的作业原理是：对通用多谐振动器输出加以改善，使其充放电电容容量不同，发生2路充放电曲线略有差异的波形，这个差异就会在两组PWM波之间发生死区，再别离经过同相器和反相器，即可发生4路满意驱动要求的PWM脉冲。
4路PWM生成电路的Saber仿真原理图及仿真成果如图3(a)和图3(b)所示。由仿真成果能够看出，4路PWM脉冲能够满意共用全桥拓扑的操控要求。
试验成果
图4(a)所示为实践全桥DC-DC电源变压器原边及副边绕组带载波形，其间CH1为原边线圈两头电压，CH2为副边线圈正电压。因为器材分散性，实践测验DC-DC电源作业频率为366 kHz，频率误差为3.8%，满意规划要求。图4(b)所示为动态加载输出波形，其间CH1为输出正电压，CH2为输出负电压。测验时负载为35 Ω/10 W，能够看到突加突卸额定负载时输出正电压较平稳，动摇1 V，满意规划要求。负电压稍有动摇，考虑到IGBT负压是用来保持关断状况，负压在-5～-15 V即可，因而满意半桥集成驱动电源的要求。
本篇文章经过对原理的剖析和核算，介绍了一种比较安稳且功能较高的DC-DC阻隔电源规划，这种规划不只简单装置，还能与IGBT模块完美集成。而且在最终经过对试验成果的剖析，证明了该种电源的高效性和牢靠性，达到了规划意图。
