PDF《电路笔记》

10 ms,则电容应大于220 μF.本设计选择330 μF的容 值.电路断电后,电阻R5将自举电容放电;

当电路切换 时,R5不起作用. 自举限流电阻(R

1、R2) 对自举电容充电时,串联电阻R1起到限流作用.如果R1 过高,来自ADuM7234高端驱动电源的直流静态电流会 在R1上引起过大的压降,ADuM7234可能会欠压闭锁. ADuM7234的最大直流电源电流IMAX =

30 mA.如果该电流 引起的R1压降以VDROP =

1 V为限,则R1应小于VDROP/IMAX , 或33 Ω.因此,本设计选择10 Ω的电阻作为自举电阻. 自举启动电阻(R

3、R4) 电阻R3启动自举电路.上电之后,直流电压不会立即建立 起来,MOSFET处于断开状态.在这些条件下,C1通过路 径R

1、R

3、D

1、VS充电,其过程如下式所述: vC (t) = (VS - VD)(1 - e-t/τ ), (1) 其中,vC(t)为电容电压,VS为电源电压,VD为二极管压降, τ为时间常数,τ = (R1 + R3) C1.电路值如下:R1 =

10 Ω, C1 =

330 μF,VD = 0.5 V,VS =

12 V.由以上方程式可知,当R3 =

470 Ω时,电容充电到最终值的67%需要一个时间常数 的时间(158 ms).电阻值越大,则电容的充电时间越长.然而,当高端MOSFET Q1接通时,电阻R1上将有12 V电压, 因此,如果电阻值过低,它可能会消耗相当大的功率.对于R3 =

470 Ω,12 V时该电阻的功耗为306 mW. 自举电容的过压保护(Z

1、Z2) 如上所述,对于感性负载,当高端MOSFET断开时,电流 会流经续流二极管.由于电感和寄生电容之间的谐振,自 举电容的充电能量可能高于ADuM7234消耗的能量,电容 上的电压可能上升到过压状态.13 V齐纳二极管对电容上 的电压进行箝位,从而避免过压状况. 栅极驱动电阻(R

7、R

8、R

9、R10) 栅极电阻(R

7、R

8、R

9、R10)根据所需的开关时间tSW选择.开关时间是指将Cgd、Cgs和开关MOSFET充电到要求的 电荷Qgd和Qgs所需的时间. CN-0196 电路笔记 Rev.

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6 描述栅极驱动电流Ig的方程式如下: DRV g ) th ( gs DD SW gs gd g R R V V t Q Q I + ? = + = (2) 其中,VDD为电源电压,RDRV为栅极驱动器ADuM7234的等 效电阻,Vgs(th)为阈值电压,Rg为外部栅极驱动电阻,Qgd和Qgs为要求的MOSFET电荷,tSW为要求的开关时间. ADuM7234栅极驱动器的等效电阻通过下式计算: ) SC ( OA DDA DRV I V R = (3) 根据ADuM7234数据手册,对于VDDA =

15 V且输出短路脉冲 电流IOA(SC) =

4 A,通过方程式3计算可知,RDRV约为4 Ω. 根据FDP5800 MOSFET数据手册,Qgd =

18 nC,Qgs =

23 nC, Vgs(th) =

1 V. 如果要求的开关时间tSW为100 ns,则通过方程式2求解Rg可知, Rg约为22 Ω.实际设计选择15 Ω电阻以提供一定的裕量. 电源轨滤波和欠压保护 由于峰值负载电流很高,因此必须对直流电源电压(VDD)进 行适当的滤波,以防ADuM7234进入欠压闭锁状态,同时防 止电源可能受到损害.所选的滤波器由4个并联4700 μF、

25 V电容与一个22 μH功率电感串联而成,如图2所示.100 kHz时,电容的额定最大均方根纹波电流为3.68 A.由于 4个电容并联,因此允许的最大均方根纹波为14.72 A.所以,IPEAK = 2√2 * IRMS = 41.63 A. 经过滤波的+12 V电压还驱动图1所示的电路. 当电源电压低于10 V时,图2所示电路便会禁用ADuM7234 的输入端,从而防止ADuM7234欠压闭锁.将一个逻辑高电 平信号施加于ADuM7234的DISABLE引脚可禁用该电路. 开漏式低电平有效比较器ADCMP350用于监视直流电源电 压.电阻分压器(R

12、R13)的比值经过适当选择,当电 源电压为10.5 V时,分压器输出为0.6 V,与比较器的片内 基准电压........