巧妙提升数字控制电源性能的利器—MOSFET驱动器

最新更新时间:2014-02-26来源: 中电网关键字:数字控制  电源性能  MOSFET驱动器 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章
在电源系统中,MOSFET驱动器一般仅用于将PWM控制IC的输出信号转换为高速的大电流信号,以便以最快的速度打开和关闭MOSFET。由于驱动器IC与MOSFET的位置相邻,所以就需要增加智能保护功能以增强电源的可靠性。 
UCD9110或UCD9501等新上市的数字电源控制器需要具备新型的智能型集成MOSFET驱动器的支持。电源设计人员仍然对数字电源控制技术心存疑虑。他们经常将PC的蓝屏现象归咎于软件冲突。当然,这种争议会阻碍数字控制电源以及查找控制器故障期间功率级保护策略的推广。这推动了不依赖数字电源控制器信号的具备功率级内部保护功能的MOSFET驱动器的发展。

集成的超快速电流限制功能

UCD7K MOSFET驱动器接收到来自数字控制器的逻辑电平输入信号,然后将其转换为±4A的高电流MOSFET栅极驱动信号,并连接至功率级。该驱动器提供了具有可编程阈值及数字输出电流限制标记的周期性电流限制功能,主机控制器通过监测电流标记,可以选择合适的算法并得出所需的限流配置参数(Profile)。当出现数字系统不能及时针对故障做出响应的情况时(极少发生),该项快速(25ns)周期性电流限制保护功能就会关闭功率级。本地过电流保护功能的主要优点是,当数字控制器中的软件代码损坏或终止运行时,UCD7K器件能够对功率级提供保护。如果控制器PWM输出保持高电流,本地电流检测电路将在出现过电流情况时关闭驱动器输出。系统很可能进入重试模式,因为大多数DSP及微控制器均配备有板上看门狗、掉电复位等监控外设,可以在运行不正常时重新启动器件。但是这些外设的反应速度通常较慢,无法保护功率级不受损坏。UCD7K的电流限制比较器为功率级提供了所需的快速保护功能。

通过在电流限制(ILIM)引脚施加所需的阈值电压,可在0.25V至1.0V的范围内随意设置电流限制阈值。可以使用电阻分压器或者数字控制器加数模转换器来施加该电压。在任何情况下,最大阈值电压已在内部限定为1.0V,而外部电压设定超过1.0V时无效,这就为D/A转换器损坏时提供了另一种保护功能。 TrueDrive输出架构

对于快速开关速度,UCD7K驱动器的输出使用TrueDrive输出架构,在开关交换的“米勒”平坦区期间,该架构向MOSFET的栅极输入±4A的额定电流。TrueDrive包含由双极性管和MOSFET管并联组成的上拉/下拉电路。
高电压启动JFET+精确参考

部件号第二位数字等于或大于5(如UCD7500、UCD7601)的UCD7K系列器件内置有一个110V启动JFET,可与48V通信总线电压直接相连而无需外部电阻。JFET在启动期间提供电流,当偏置绕组连接到VDD引脚得到足够的工作电流时JFET将禁用。

UCD7K系列器件中还包含精度为1%、电压为3.3V、电流为10mA的线性稳压器,该稳压器在作为参考电压的同时又为数字控制器供电。

数字电源应用

图3中UCD7500驱动器将左侧的数字控制器与右侧的功率级相连。UCD7500的引脚1直接与通信输入电压总线相连,内部JFET在启动期间提供电流。微控制器由MOSFET驱动器的3.3V电压稳压器供电。启动期间CLF标志位保持高电平,直到UCD7500的内部及外部电源电压进入工作范围。此时,CLF标志位将变为低电平,UCD7500开始处理输入驱动信号。启动期间,微处理器监测CFL标志位,当CLF标志位变为低电平后,微处理器向MOSFET驱动器发送功率脉冲。MOSFET驱动器从引脚3接收到输入脉冲。

同时从微控制器的引脚6接收到限流设置。与引脚8相连的电流感应电阻监视通过功率级的电流。一旦通过电流感应电阻的电流超过ILIM上的限流设置,MOSFET驱动器会立即关闭MOSFET栅极驱动,并向微控制器发送电流限制标记。当微控制器向UCD7500发送新的栅极驱动脉冲时,电流限制标记清除。该技术使微控制器能够决定如何应对电流限制事件,例如在一定时间内向负载提供更多电流(马达驱动的启动期间)。微控制器会提高电流限制阈值,也有可能会计算电流限制标记脉冲的个数,容忍一定数量的电流限制事件,直到发出关机命令。

模拟电源应用

图4中UCD7600 MOSFET驱动器与内置了PWM控制器的UCC28221相连。UCD7600提供两个独立的MOSFET驱动器,各自拥有独立的电流限制比较器及电流限制标记。在图4的应用中,两个比较器的定值限流阈值由施加了3.3V内部电压的电阻分压器提供。这些阈值用作打嗝(Hiccup)模式的二级电流感应限制。
关键字:数字控制  电源性能  MOSFET驱动器 编辑:探路者 引用地址:巧妙提升数字控制电源性能的利器—MOSFET驱动器

上一篇:Vishay发布新款汽车级精密薄膜片式电阻
下一篇:恩智浦推出业界首款采用封装的双极性晶体管

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 22:35

基于51单片机的高性能直流稳压电源
0 引言 众所周知,许多科学实验都离不开电,并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求,因此,如果实验电源不仅具有良好的输出质量而且还具有多功能以及一定的智能化,那么就省去了许多不精确的人为操作,取而代之的是精确的微机控制,而我们所要做的就是在实验开始前对一些参数进行预设。这将会给各个领域中的实验研究带来不同程度的便捷与高效。因此,直流电源今后的发展目标之一就是不仅要在性能上做到效率高、噪声低、高次谐波低、既节能又不干扰环境,还要在功能上力求实现数控化、多功能化与智能化。本文所介绍的就是一个将开关电源和线性电源有机地结合起来,兼具二者优点的高性能直流稳压电源。由于在该电源中引入了单片
[单片机]
基于51单片机的高<font color='red'>性能</font>直流稳压<font color='red'>电源</font>
数字控制系统等效模拟校正调试研究
引言     随着计算机在控制系统中的应用,越来越多的控制系统实际是一个数字控制系统。数字控制系统中的控制器的直接设计方法和解析设计方法u1均需要事先得知实际系统精确的数学模型,而实际系统总会和系统模型之间存在差别,这使得用脉冲传递函数表示的数字控制系统在调试时会出现参数之间关系耦合、参数更改与系统特性之间表现不直观的特点,因此用脉冲传递函数的表示方法多见于系统模型的分析与设计过程中,而少见于工程现场的程序实现与调试。传统频域分析法由于概念清楚和方便调试,很多时候还广泛的为科研和工程人员所使用。特别是因为PID法和频域响应法校正均有成熟的经验和步骤可以参考。等效模拟校正设计方法正是根据连续系统性能指标为某个等价的连续系统设计一个
[嵌入式]
示波器是调试模拟电源的最好工具,数字控制电源也是如此
许多人认为,示波器是调试模拟电源的最好工具,对于数字控制电源而言也是如此。 通过代码进行单步执行不是一个可行的办法,因为这很容易烧掉FET。然而,数字系统的挑战在于很多信号在芯片内部消失。 首先是芯片外部硬件中所发生情况的原理图: 您可以看到固件外部仍有可使用示波器进行监控的模拟信号。另外,您是否注意到方框底部输出的信号?这些信号将进入 UCD3138 数字控制器并由固件处理,请看下图。 方框中的每个箭头都代表一个通过下面所述方法送出到器件引脚并由此送到示波器的内部信号。但始于 COMP_D、E 及 F 这 3 个比较器的信号除外,它们全都是代表变量的“模拟”信号。 我们已经讲了这么多关于示波器是调试模拟电源的
[测试测量]
示波器是调试模拟<font color='red'>电源</font>的最好工具,<font color='red'>数字控制</font><font color='red'>电源</font>也是如此
PI推出HiperPFSTM-3功率因数校正IC可提高电源的轻载性能
可在整个负载范围内维持高效率及高功率因数,而空载功耗仅为60 mW 高能效电源转换的高压集成电路业界供应商Power Integrations公司(纳斯达克股票代号:POWI)今日宣布推出HiperPFSTM-3系列功率因数校正IC,新器件可在整个负载范围内提供高功率因数及高效率。该系列IC非常适合通用输入下连续输出功率要求达405 W以及高压输入下峰值功率要求达900 W的应用,而且在10%负载点到满载的范围内其效率均超过95%,空载功耗则低于60 mW。功率因数在20%负载点可轻松达到0.92以上。 高度集成的HiperPFS-3器件包含变频CCM控制器、高压功率MOSFET和一个Qsp
[电源管理]
UC3832/3 改善线性稳压电源性能
  过电流保护方式的基本类型与存在的问题   常用的过电流保护方式主要有限流型、减流型和截止型三种。   限流型的特点是:当负载电流达到限流值时,稳压 电源 进入恒流状态将负载电流限制在限流值。这种电路的优点是相对容易实现并且可以实现全载启动。其最大缺点是在过电流保护状态下,电源调整管将承受限流值电流与输入电源电压所产生的过分损耗。为确保电源调整管在过电流时不被损坏,需以过电流保护状态下的功耗为选择电源调整管和热设计的依据,这将会使稳压电源的成本、体积和重量增加,可靠性降低。   截止型的特点是:当负载电流达到限流值时,过电流保护电路使稳压电源进入截止状态,并不再恢复,使稳压电源与负载得到有效的保护。其优点是此时电源调整管的功耗为
[电源管理]
通信开关电源冷却方式对性能和使用寿命的影响
一、温度对通信开关电源性能和寿命的影响   通信开关电源的主要部件是高频开关整流器,它是伴随功率电子学理论和技术及功率电子器件的发展而逐渐发展成熟的。采用软开关技术的整流器,功耗变得更小,温度更低,体积和重量都有大幅度下降,整体质量和可靠性不断提高。但是每当环境温度升高10℃时,主要功率元件的寿命减少50%。出现这样寿命迅速下降的原因都是由于温度的变化。由各种微观和宏观机械应力集中所导致的疲劳失效,铁磁性材料及其他零部件运行时在交变应力持续作用下,将萌生多种类型的微观内部缺陷。因此保证设备的有效散热,是保证设备可靠性和寿命的必要条件。   1、 工作温度与功率电子组件的可靠性和寿命的关系。   电源是一种电能转换设
[电源管理]
教你如何利用PCB布局技术优化电源模块性能
全球出现的能源短缺问题使各国政府都开始大力推行节能新政。电子产品的能耗标准越来越严格,对于电源设计工程师,如何设计更高效率、更高性能的 电源 是一个永恒的挑战。本文从电源 PCB 的布局出发,介绍了优化SIMPLE SWITCHER电源模块性能的最佳PCB布局方法、实例及技术。 在规划电源布局时,首先要考虑的是两个开关电流环路的物理环路区域。虽然在电源模块中这些环路区域基本看不见,但是了解这两个环路各自的电流路径仍很重要,因为它们会延至模块以外。在图1所示的环路1中,电流自导通的输入旁路电容器(Cin1),在高端MOSFET的持续导通时间内经该MOSFET,到达内部电感器和输出旁路电容器(CO1),最后返回输入旁路电容器。
[电源管理]
教你如何利用PCB布局技术优化<font color='red'>电源</font>模块<font color='red'>性能</font>
性能汽车电源设计的发展趋势
2012年,欧洲、日本和美国的汽车市场将有超过半数的汽车安装彩色显示器、导航系统、卫星通信以及其它车载信息娱乐系统,因此,2012年汽车市场的电源需求将于传统设计有很大差异。 高可靠性、低成本、极短的研发周期等等相互冲突的设计要求迫使电源设计人员采用新的具有突破性的技术方案,而这些技术是传统的汽车电源设计中不曾涉足的。 汽车电源设计的六项基本原则 大多数汽车电源架构需要遵循六项基本原则: 1.输入 电压 VIN范围:12V电池电压的瞬变范围决定了电源转换IC的输入电压范围。 典型的汽车电池电压范围为9V至16V,发动机关闭时,汽车电池的标称电压为12V;发动机工作时,电池电压在14.4V左右。但是,不同
[电源管理]
高<font color='red'>性能</font>汽车<font color='red'>电源</font>设计的发展趋势
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved