bsport体育:参考设计：适用于半桥结构的隔离式IGBT栅极驱动F

　　本参考设计采用 Flybuck 变换器为 IGBT 栅极驱动器提供正负电压轨。Flybuck 变换器可等效于降压变换器和类似反激变换器二次侧的组合，采用同步 Buck实现电路控制，并使用变压器绕组来取代 Buck 电感，可实现一次侧的稳压功能，同时提供多路的二次侧输出，无需

　　本参考设计通过同步降压转换器KP523308 实现。KP523308 具有 4.5V 至 30V 的宽输入电压范围，支持 3A 持续输出电流，开关频率为 500kHz，轻载时工作在强制脉宽调制模式 (FPWM)。本 Flybuck 系统可工作于 10V 至 28V 的输入电压范围，产生两组 15V 和 -8V 输出，为适用于半桥的 IGBT 栅极驱动器供电。

　　Flybuck 的工作波形如图 4 所示。在 Ton 期间，一次侧的上管导通、下管关断，二次侧二极管处于截止状态，变压器一次侧电流线性上升；在 Toff 期间，一次侧的上管关断、下管导通，二次侧二极管导通，原边由一次侧电感、下管、输出电容和负载构成续流回路，同时原边能量的一部分被传递至副边，副边电流波形取决于负载、漏感及输出电容。

　　在实际应用中，变压器的漏感会影响二次侧电流的波形。在变压器漏感较小时，二次侧电流可快速上升为输出电容充电。随着漏感增加，二次侧电流上升速度变慢，导致提供给输出电容的电荷减少，严重时会使输出电压降低。同时，较高的漏感值会导致一次侧的负向峰值电流增大。变压器漏感较低时，二次侧峰值电流如式 (5) 所示；变压器漏感较高时，二次侧峰值电流如式 (6) 所示。

　　因此，变压器漏感较低时，一次侧的负向峰值电流如式 (7) 所示；变压器漏感较高时，一次侧的负向峰值电流如式（8）所示。

　　其中，Pdriver 为栅极驱动器总功耗，Qgate 为总栅极电荷，fsw 为开关频率，ΔVgate 为栅极驱动器输出电压摆幅，Cge 为外部栅极到发射极电容。

　　本 Flybuck 电路产生两组 15V 和 -8V 输出，为适用于半桥的 IGBT 栅极驱动器供电。系统工作参数如表 1 所示，原理图如图 5 所示。

　　一次侧输出电压 Vout1 设置为 5V，可满足多种常用的应用场合，同时占空比可保持在 50% 以下，确保有电路有足够的时间向二次侧传递能量。二次侧输出电压方程为：

　　考虑二极管导通压降 VF = 0.5V，可得变压器匝比为 N1N3 = 11.7。取纹波电流系数为 0.3，可得变压器一次侧电感为：

　　为使一次侧的电感电流峰值不超过限值，取一次侧电感为 13μH，因此 Δim(max) = 0.63A，Δim(min) = 0.38A。当一次侧空载、二次侧满载时，根据式 (4) (7) (8)，可得一次侧最大的电感电流峰值为：

　　KP523308 的波峰电流限流值 IHS(OC) 为 5A，谷底电流限流值 ILS(OC) 为 4A，反向电流限流值 ILS(NOC) 为 2.5A。因此，一次侧空载或带 1A 负载时，正向峰值电流可满足限值要求；二次侧满载时，在变压器漏感较小的情况下，负向峰值电流也可满足限值要求。因此，在变压器设计过程中应特别注意对漏感的控制。EP 型磁芯具有磁屏蔽效果好、电感量高、漏感小等优点。本参考设计采用 PC44 材质的 EP10 磁芯。一次侧绕组匝数可按下式计算：

　　其中 Bmax 为最大磁通密度，Ae 为磁芯的有效截面积。本设计中，变压器绕制匝数选取为 N1N3 = 59。

　　考虑降额，选取输入电容值为 10μF，同时并联一个 0.1μF 的电容滤除高频噪声。取一次侧输出电容纹波 ΔVout1 = 0.05V，则

　　考虑降额，选取一次侧输出电容为 2 个 22μF 电容并联。取二次侧输出电容纹波 ΔVout2 = ΔVout3 = 0.1V，则

　　为防止在轻载时二次侧输出电压偏高，需要在输出侧添加预负载。预负载电流通常设置在 5mA 左右，可根据实际测试和应用要求调整。本参考设计选取 3kΩ 和 1.6kΩ 的电阻作为预负载。

　　测量系统二次侧的输出电压 Vout2+Vout3，在输出均负载的情况下，系统的负载调整率如图 13 所示。在输出满载的情况下，系统的输入调整率如图 14 所示。