격리 드라이버 - 비디오 강의 Notes

이는 스위치의 제어 전위가 고전압일 수 있기 때문입니다.
이러한 H-bridge 회로를 살펴보면 A지점의 전압은 불확실하다. 아래 스위치를 ON하여 Ground에 연결하면 0V가 되며, T1을 ON하여 PVCC에 연결하면 200V가 된다. T1, T3이 전도되지 않고 완전히 대칭이므로 전압이 100V로 양분된다고 생각합니다. 물론 다른 전압 값일 수도 있으므로 T1의 제어 전위는 몇 볼트로 설정해야 합니까? 게이트 B도 플로팅 상태이므로 드라이버를 격리해야 합니다.

1.2. 일반적으로 사용되는 네 가지 격리 솔루션

펄스 변압기 절연, 광커플러 절연, 부트스트랩 부스트 및 P형 튜브. 처음 두 개는 실제 절연 회로이고 후자 두 개는 두 가지 해결 방법입니다.

2. 펄스 변압기 절연

우리는 변압기가 모든 전위를 분리하고 전위차만 자신에게 전송할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 펄스 변압기의 기원은 펄스 제어 신호가 구형파이기 때문에 고주파에 적합하다는 것입니다. 전원 주파수를 사용할 수 없습니다. 변압기의 파형도 비대칭이므로 일반 스위칭 전원 공급 장치의 주요 고주파 변압기와 다릅니다. 또한, 펄스 변압기는 일반적으로 기성품이 아니며 맞춤 제작하거나 직접 제작해야 하며 권선비는 대부분 강압형입니다.

이러한 H-bridge 회로를 살펴보자

이 두 지점의 전위는 부동 상태이므로 하이 측 스위치 T1과 T2만 있으므로 저전압 측 브리지 암에 있는 두 개의 튜브는 제어를 나타내지 않습니다. 두 개의 대각선 스위치 1과 4의 신호는 대각선으로 교대로 전도됩니다. 그런 다음 O23은 두 개의 대각선 튜브의 제어 신호를 나타냅니다. 그러면 인버터를 통해 변환됩니다. 보완적이고 대체적인 전도 형태입니다.

2.1 펄스 변압기의 작동 원리

T5가 켜지면 전원 전류가 펄스 변압기의 1차를 통해 접지로 흐릅니다. 그런 다음 T5가 꺼지고 꺼지려고 할 때 펄스 변압기의 2차가 흐릅니다. 스위치, 게이트는 R2를 통과합니다.

2.2 스위칭 회로에 대한 블리더 저항의 영향

블리더 저항이 100kΩ으로 매우 커서 전기를 거의 방전할 수 없는 경우를 살펴보겠습니다. 출력 전압의 올바른 파형은 거의 200V 구형파여야 하지만 현재는 20V에 불과합니다. 이는 스위치가 올바르게 전도되지 않음을 의미합니다. 모두.
왜냐면 우리 드라이버가 게이트의 기생 회로만 충전하는 것이 아니라 충전이 켜지고 방전되고 꺼지는 것이기 때문입니다. 방전 링크의 방전 저항이 너무 커서 전력을 방전할 수 없으면 실제로는 절대 그렇지 않습니다. 꺼지면 드라이버가 전혀 없습니다. 성공하면 블리더 저항을 1kΩ으로 줄입니다. 성공하지만 지연이 매우 크고 방전이 너무 느립니다. 100Ω으로 줄이면 딜레이는 나쁘지 않지만 10Ω으로 줄이면 완벽한 구형파가 됩니다.

그런 다음 우리가 사용하는 펄스 변압기 드라이버를 개선하기 위해토템폴 구조 펄스 변압기를 구동하려면:

충전과 방전 모두 큰 전류로 능동 충전 및 방전되므로 이제 출력 파형은 200V 구형파로 완벽합니다.

2.3 이번 강의 요약

(1) 주행 레벨의 플로팅 현상이란 무엇입니까?

H-브리지를 예로 들면, 지점 A의 레벨은 불확실합니다. 하부 스위치 전도는 0V이고 상부 스위치 전도는 200V입니다. 따라서 고전압 브리지 암을 켜면 게이트 B는 그렇지 않습니다. 그것이 어떤 잠재력을 주어야 하는지를 안다.

(2) 펄스 변압기 절연의 원리

변압기의 1차를 통해 흐르는 전류는 에너지를 2차로 전달할 수 있습니다. 변압기의 2차는 전위가 어떠하든 항상 게이트와 소스 사이에 전압을 로드할 수 있습니다. 스위치의 전도를 제어합니다.

(3) 토템폴 구동의 의의

토템 폴 드라이버를 사용하지 않고 게이트의 방전 저항이 매우 크면 전혀 안정적인 구동이 불가능합니다. 단순히 방전 저항을 줄이면 전력 소모가 많이 발생하므로 이때는 토템을 사용해야 합니다. 즉, 충전이든 방전이든 스위치를 사용하여 게이트의 충전 전류를 완료하고 방전 전류는 토템 폴을 사용하여 큰 전류로 구동된 다음 완벽한 구형파가 됩니다. .

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3. 광커플러 절연 드라이버

절연 드라이버(2) - 전원 관리 온라인 교육 - Texas Instruments(TI) 공식 비디오 과정 교육(21ic.com)

3.1. 옵토커플러 절연 구동 원리

그림에서 VCC_T1과 GND_T1은 옵토커플러의 2차측에 전원을 공급하는 전원을 의미하며, 독립된 전원은 옵토커플러의 1차측 전원과 아무런 관련이 없습니다.

H-브리지를 구동하려면 몇 개의 절연 소스가 필요합니까?

먼저 살펴보세요 제어 회로 및 로우사이드 스위치 구동 전원 공급 장치 VDD 즉, 제어신호용 전원은 주회로와 공통의 로우사이드 스위치에 공급된다. 하이 측 스위치 VCC_T1 하이 측에는 VCC_T1, GND_T1 VCC_T2, GND_T2에 전원을 공급하는 데 필요한 두 개의 광커플러가 있습니다.

3.2 옵토커플러 절연에 의해 구동되는 전원 공급 장치 분석

여기서는 그렇게 많은 전원 공급 장치를 그릴 수 없습니다. 하이 사이드 스위칭 드라이브 전원 공급 장치 VCC_T1, VCC_T1 및 GND_T2는 완전히 독립적입니다.

두 개의 전압계를 사용하여 절연된 전원 공급 장치의 접지와 회로 접지 간의 전압 차이를 확인합니다.

회로를 시뮬레이션하십시오. 이는 인버터 브리지입니다. H 브리지에서 얻은 구형파는 상승 에지에서 볼 수 있습니다.전류 상승 부분이 완벽하지 않습니다. 왜냐면 여기서는 토템 폴을 사용하지 않기 때문입니다. 이 드라이버는 저항을 거쳐 게이트로 흐르므로 빠르게 켜지지 않습니다. 꺼짐이 직접적이기 때문에 빨리 꺼집니다. 이런 식으로 꺼지는 강-영-약-1 회로입니다.
좋은 구동 효과가 달성되면 옵토커플러의 마지막 단계에 토템폴 드라이버를 추가할 예정입니다. 제어 전압 신호를 살펴보겠습니다. 우리의 제어 신호는 10V에 불과하지만 각 접지, 즉 절연 전원 공급 장치의 접지와 전체 보드의 GND 사이의 전압 차이도 200V로 변동합니다. 이것이 바로 내 광커플러 절연에 절연 전원 공급 장치가 필요한 이유입니다.

3.3 이번 강의 요약

옵토커플러 드라이브의 본질 빛은 신호를 분리하고, 신호를 전송하고, 구동 에너지를 제공하고, 분리된 전원 공급 장치를 사용하는 역할만 담당합니다. 그림에는 배터리를 그렸지만 실제로는 여전히 변압기를 사용하여 주전원에서 배터리를 가져옵니다. 이것이 광커플러 절연의 핵심입니다. 별도의 변압기를 사용해야 합니다.

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

4. 부트스트랩 부스트 드라이버

절연 드라이버(3) - 전원 관리 온라인 교육 - Texas Instruments(TI) 공식 비디오 과정 교육(21ic.com)

부트스트랩 커패시터는 자주 충전해야 하기 때문에 실제 배터리가 아니므로 하이사이드 스위치와 로우사이드 스위치가 교대로 켜져 있는 상황에만 적합합니다.

4.1 TI의 UCC27200 이것은 일반적인 부트스트랩 부스트 드라이버 칩입니다.

하프 브리지의 상부 및 하부 브리지 암 T1 및 T2를 제어하는 데 사용되는 고속 복구 다이오드가 내부에 통합되어 있습니다. T2가 켜지면 12V 전원 공급 장치가 먼저 켜져야 합니다. 그런 다음 부트스트랩 부스트 커패시터 C를 다이오드를 통해 12V로 연결한 다음 T2를 분리합니다.T1을 연결하려면 먼저 T2의 연결을 끊어야 합니다.。

4.2. 부트스트랩 부스트 구동 원리

T2가 분리된 후 커패시터의 전위는 접지가 아닌 LOAD에 연결됩니다. 이 커패시터의 12V 전원은 이제 T1을 구동하기 위해 하이사이드 DRIVE HI 모듈에 전원을 공급합니다. 하이사이드 스위치용. 그러면 이 시점의 전압은 얼마인지에 관계없이 부하에 연결되면 소스 전압을 12V 증가시켜 전원을 공급하게 됩니다.。

4.3. P형 튜브 구동 회로

절연 드라이버(3) - 전원 관리 온라인 교육 - Texas Instruments(TI) 공식 비디오 과정 교육(21ic.com)

4.4 Buck 회로를 예로 들면 PMOS가 하이사이드 스위치 튜브로 사용됩니다.

이는 강압 회로이므로 최대 전압은 20V입니다.그러나 이 NMOS 튜브의 소스 전압 VF1은 스위치가 켜지면 20V에 연결되며, 다이오드가 켜지면 0V에 가깝습니다. 비록 전압은 높지 않지만그러나 소스 전압 플로팅 게이트는 여전히 제어하기 어렵기 때문에 이때 NMOS 대신 PMOS를 스위칭 튜브로 사용할 수 있습니다.

따라서 이때 PMOS의 소스 전압은 20V로 고정되어 있으며, 게이트 전압이 20V이면 꺼지고 임계 전압이 충분해지면 켜질 수도 있습니다. T1으로 제작된 스위치입니다.인버터 회로 괜찮아제어 신호가 0V와 20V 사이를 전환할 필요가 없도록 하세요. TTL 레벨을 사용하여 0V 및 20V의 출력 전압을 달성할 수 있습니다.

4.4.1 PMOS는 BUCK 시뮬레이션 파형을 구성한다.

VF1의 레벨은 19.8이며 플로팅 스위치가 켜져 있을 때 20V에 가깝습니다.

SD1을 켜면 -256mV가 됩니다. 이유는 무엇입니까? 다이오드가 전도될 때 이는 0V입니다. 다이오드 전도 튜브 전체의 전압 강하는 따라서 이 전압은 약간 음의 전압 값입니다.

제어 신호는 5V TTL 레벨 5V, 50% 듀티 사이클 출력 전압 50% 듀티 사이클, 20V 벅 회로 출력 전압 10V, 이론 값과 일치

PMOS로 만든 Buck 회로인 인버터를 사용했기 때문에 게이트 제어 전압은 0V에서 20V 사이에서 부동합니다. 브리지 회로의 경우 총 전압이 200V 미만인 브리지 회로의 경우 PMOS를 사용할 수도 있습니다. N형 튜브 대신 P형 튜브를 사용하여 구동할 수도 있습니다.

하이사이드를 PMOS로 교체할 때에는 인버터를 구성하는 스위치 T5, T6의 내압값에도 특히 주의해야 하며, PVCC 전압 레벨도 충족해야 합니다.

4.5 이번 강의 요약

(1) 부트스트랩 부스트 구동 원리

하프 브리지 회로의 경우 저전압 브리지 암을 먼저 켜면 12V 전원 공급 장치가 부트스트랩 부스트 커패시터 C를 충전하도록 할 수 있습니다. 그런 다음 T2의 연결이 끊어지면 C에 충전된 12V 전력 레벨이 자동으로 즉, 12V 전원 공급 장치가 고전압 브리지 암의 전원 모듈에 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 이것이 부트스트랩 부스트 구동 원리입니다.
(2) P형 튜브 구동원리

Buck 회로와 같이 전압이 낮은 회로의 경우에도 스위치의 소스 VF1 전압은 플로팅 상태이므로 게이트에 구동에 적합한 전위를 부여하기가 어렵습니다. 이 경우 NMOS 대신 PMOS를 사용할 수 있습니다. PMOS의 소스는 20V로 고정되어 있습니다. 우리는 인버터를 사용하여 0V 및 20V 제어 신호를 생성하여 PMOS 튜브의 안정적인 켜짐 및 꺼짐 제어를 달성합니다. NMOS.

기술나눔

격리 드라이브 - 동영상 강의 노트

1. 격리 이유