推挽式緩沖電路詳解

推挽是一個(gè)輸出電路。

這是一個(gè)輸出電路按功放輸出級(jí)放大元件的數(shù)量，可以分為單端放大器和推挽放大器。

單端放大器的輸出級(jí)由一只放大元件（或多只元件但并聯(lián)成一組）完成對(duì)信號(hào)正負(fù)兩個(gè)半周的放大。單端放大機(jī)器只能采取甲類工作狀態(tài)。

推挽放大器的輸出級(jí)有兩個(gè)“臂”（兩組放大元件），一個(gè)“臂”的電流增加時(shí)，另一個(gè)“臂”的電流則減小，二者的狀態(tài)輪流轉(zhuǎn)換。對(duì)負(fù)載而言，好像是一個(gè)“臂”在推，一個(gè)“臂”在拉，共同完成電流輸出任務(wù)。盡管甲類放大器可以采用推挽式放大，但更常見的是用推挽放大構(gòu)成乙類或甲乙類放大器。

當(dāng)輸出高電平時(shí)，也就是下級(jí)負(fù)載門輸入高電平時(shí)，輸出端的電流將是下級(jí)門從本級(jí)電源經(jīng)VT3拉出。這樣一來，輸出高低電平時(shí)，VT3 一路和VT5 一路將交替工作，從而減低了功耗，提高了每個(gè)管的承受能力。又由于不論走哪一路，管子導(dǎo)通電阻都很小，使RC常數(shù)很小，轉(zhuǎn)變速度很快。因此，推拉式輸出級(jí)既提高電路的負(fù)載能力，又提高開關(guān)速度。供你參考。

如果輸出級(jí)的有兩個(gè)三極管，始終處于一個(gè)導(dǎo)通、一個(gè)截止的狀態(tài)，也就是兩個(gè)三級(jí)管推挽相連，這樣的電路結(jié)構(gòu)稱為推拉式電路或圖騰柱（Totem- pole）輸出電路。當(dāng)輸出低電平時(shí)，也就是下級(jí)負(fù)載門輸入低電平時(shí)，輸出端的電流將是下級(jí)門灌入VT5

CCFL推挽式緩沖電路

無抑制時(shí)的漏極電壓

圖1詳細(xì)列出了使用15V直流電源工作時(shí)，推挽式驅(qū)動(dòng)器的典型柵極驅(qū)動(dòng)電壓和漏極電壓波形。在推挽式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)互補(bǔ)MOSFET開啟時(shí)，正常情況下漏極電壓會(huì)升至直流電源電壓的兩倍（或者本例中的30V）。然而，如圖1所示，尖峰電壓卻高達(dá)54V。在MOSFET關(guān)閉以及互補(bǔ)MOSFET開啟時(shí)，n通道功率MOSFET的漏極也會(huì)出現(xiàn)尖峰電壓。

圖1. 無緩沖電路時(shí)的漏極電壓

可抑制漏極尖峰電壓的電路及設(shè)計(jì)

可以通過為每個(gè)漏極添加簡(jiǎn)單的RC網(wǎng)絡(luò)來抑制尖峰電壓，如圖2所示。合適的電阻（R）和電容（C）值可由如下過程確定。在闡述該過程之后，將有一個(gè)實(shí)例演示如何降低圖1所示的尖峰電壓。

圖2. 推挽驅(qū)動(dòng)器的漏極緩沖電路

確定合適的緩沖電路RC值

測(cè)量尖峰諧振頻率。見圖3所示實(shí)例。

在MOSFET的漏極和源極上并聯(lián)一個(gè)電容（無電阻，僅電容），調(diào)整電容值，直到尖峰諧振頻率降低到原來的二分之一。此時(shí)，該電容值為產(chǎn)生尖峰電壓的寄生電容值的三倍。

因?yàn)榧纳娙葜狄阎纳姼兄悼捎萌缦碌仁角蟮茫?/p>

L = 1 / ［（2πF）2 x C］，其中，F(xiàn)＝諧振頻率，C = 寄生電容值

現(xiàn)在，寄生電容和電感值都已知，諧振回路的特征阻抗可由如下等式求得：

Z = SQRT（L/C），其中，L = 寄生電感值，C = 寄生電容值

RC緩沖電路中的電阻值應(yīng)該接近特征阻抗，電容值應(yīng)該是寄生電容值的四到十倍。使用更大的電容可以輕微降低電壓過沖，但要以更多的功率耗散和更低的逆變效率為代價(jià)。

計(jì)算RC緩沖器元件值

在這部分，使用前面提到的五個(gè)步驟，可以計(jì)算出組成緩沖電路、用來降低圖1中尖峰電壓的適當(dāng)電阻電容值。

找出諧振尖峰電壓的頻率。圖3顯示出它大約為35MHz。

圖3. 無緩沖電路的諧振尖峰電壓的頻率

在漏極和地線之間并聯(lián)一個(gè)電容，以將諧振頻率降至大約一半（17.5MHz）。如圖4所示，330pF的并聯(lián)電容即可將諧振頻率降低至大約17.5MHz。最佳電容值可以通過嘗試并聯(lián)不同容量的電容來確定。最好從小容量電容開始（比如100pF），然后逐漸增大。

因?yàn)?30pF的并聯(lián)電容即可將諧振頻率降至原來的二分之一，寄生電容值應(yīng)該是其三分之一（大約110pF）。

圖4. 提供330pF并聯(lián)電容時(shí)的諧振尖峰電壓頻率

計(jì)算寄生電感值。

寄生電感 = L = 1 / ［（2 x 3.14 x 35MHz）2 * 110pF］ = 0.188μH

計(jì)算特征阻抗。

特征阻抗 = Z = SQRT （0.188μH / 110pF） = 41

選擇適當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙葜?。緩沖電路中的電阻值R應(yīng)該接近41Ω，而電容值C應(yīng)該在寄生電容110pF的四到十倍之間。在本例中，我們選擇電容C為1000pF，大約為寄生電容值的九倍。

圖5顯示了加入由39Ω電阻及1000pF電容組成的緩沖電路后的結(jié)果。

圖5. 加入RC緩沖電路（39Ω，1000pF）后的漏極電壓

結(jié)論

本應(yīng)用筆記說明，通過一些簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)測(cè)量，即可確定推挽式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中阻容緩沖電路的適當(dāng)值。該緩沖電路可以大大降低功率MOSFET漏極不期望出現(xiàn)的尖峰電壓。