本文探讨了全桥驱动电路中的隔离设计方法,旨在提高电力电子设备的工作效率与安全性,详细分析了几种常见的隔离技术及其应用。
本电路采用高功率开关MOSFET组成的H电桥,并由低压逻辑信号进行控制(如图1所示)。它为低电平逻辑信号与高功率电桥提供了一个便捷的接口,同时在控制侧与电源侧之间提供了隔离功能。此电路适用于电机控制、带嵌入式控制接口的电源转换器、照明设备、音频放大器以及不间断电源(UPS)等多种应用场景。
现代微处理器和微控制器通常采用低功耗设计,并以较低电压运行。2.5V CMOS逻辑输出的源电流与吸电流范围在μA至mA之间。为了驱动一个12V切换且峰值电流为4A的H电桥,需要精心挑选接口及电平转换器件,尤其是在要求最小抖动的情况下。
ADG787是一款低压CMOS设备,包含两个独立可选的单刀双掷(SPDT)开关。在使用5V直流电源时,有效的高输入逻辑电压可以低至2V。因此,该设备能够将2.5V控制信号转换为驱动半桥驱动器所需的5V逻辑电平。
ADuM7234是一款采用ADI公司iCoupler技术的隔离式半桥栅极驱动器,提供独立且隔离的高端与低端输出,适用于H电桥中使用N沟道MOSFET。选用N沟道MOSFET具有多种优势:其导通电阻通常仅为P沟道MOSFET的1/3;可承载更高的最大电流;切换速度更快,从而降低功耗;上升时间和下降时间是对称的。
ADuM7234的最大驱动电流可达4A峰值,确保功率MOSFET能够快速接通和断开,使H电桥级能耗降至最低。在本电路中,H电桥最大驱动电流可达到85A,并受制于允许的最高MOSFET电流限制。
ADuC7061是一款低功耗、基于ARM7架构的精密模拟微控制器,集成脉宽调制(PWM)控制器,其输出经过适当的电平转换和调理后可以用来直接驱动H电桥。