Stosowane metody zasilania i izolacji galwanicznej sterowników bramkowych tranzystorów mocy w mostkowych stopniach końcowych wzmacniaczy klas D i falowników
DOI:
https://doi.org/10.5604/01.3001.0012.1413Słowa kluczowe:
układy Bootstrap, pompa ładunkowa, sterowniki bramkowe, techniki izolacji sygnałów cyfrowych, wzmacniacze klasy D, PWM, PSCPWM, sterowniki DC-ACAbstrakt
W pracy dokonano przeglądu i oceny różnych technik zasilania i izolacji galwanicznej sterowników bramkowych tranzystorów mocy w stopniach końcowych wzmacniaczy klasy D oraz różnego rodzaju konwerterów DC-AC lub DC –DC. Opisano i porównano techniki wytwarzania pływających napięć zasilających sterowniki bramkowe tranzystorów górnej części mostka w konfiguracji typu boottstrap oraz w konfiguracji typu samo-doładowującej się pompy ładunkowej, a także przedstawiono przedstawiono techniki izolacji galwanicznej sygnałów cyfrowych: optyczną i pojemnościową, które mogą być wykorzystane do sterowania tranzystorów w górnej części mostka. Przedstawiony w pracy oryginalny mostkowy wzmacniacza klasy BD z dwubrzegową modulacją PWM z przesuwaniem fazy sygnału modulowanego PSC PWM i zerowym sygnałem wspólnym na wyjściu pokazuje, że w układach budowanych w oparciu o wielopoziomowe metody modulacji PWM, prawie wszystkie sterowniki tranzystorów stopnia końcowego wymagają pływających napięć zasilających i izolacji galwanicznej. W takich układach najpewniejszą i niezawodną metodą zasilania i izolacji galwanicznej sterowników bramkowych tranzystorów mocy w stopniach końcowych są układy samo-doładowujących się pomp ładunkowych z izolacją galwaniczną sygnałów cyfrowych ze sprzężeniem pojemnościowym. Poprawność działania stopnia końcowego tego wzmacniacza, wraz ze wszystkimi układami sterującymi, zweryfikowano za pomocą symulacji komputerowych w programie PSpice.
Statystyka pobrań
Bibliografia
Jasielski J, Kuta S, Machowski W. Class-BD Audio Amplifiers with Common-Mode Free Output, Mixed Design of Integrated Circuits & Systems (MIXDES), 2016 Proceedings of the 22st International Conference, Date 23-25 June 2016. Google Scholar
Jasielski J, Kołodziejski W, Kuta S. Cancellation of Common-Mode Output Signal in Class-BD Audio Amplifiers”, 2016 International Conference on Signals And Electronic Systems (ICSES), September 5-7, 2016, Kraków. Google Scholar
Berkhout M, Dooper L. Class-D Audio Amplifiers in Mobile Applications. IEEE Transactions On Circuits And Systems-I: Regular Papers, 2010, 57, 991-1002. Google Scholar
Morrison Ch, Weiss S, Macleod M, Stewart R. Comparison of Single- and Double-Sided Pulse Width Modulated Signalswith Non-Linear Predistortion, Proceedings of the 5th European DSP Education and Research Conference, 2012, Amsterdam. Google Scholar
Johansen M, Nielsen K. A Review and Comparison of Digital PWM Methods for Digital Pulse Modulation Systems, 107th AES Convention, 1999 September 24-27 New York. Google Scholar
Chung SK, Lim JG. Design of Bootstrap Power Supply for Half-Bridge Circuits using Snubber Energy Regeneration, Journal of Power Electronics, 2007, 7, 294-300. Google Scholar
Design and Application Guide of Bootstrap Circuit for High-Voltage Gate-Drive IC, AN-6076, 2008, Fairchild Semiconductor Corporation, Rev. 1.0.0 • 9/30/08. Google Scholar
Design Guide for Selection of Bootstrap Components, AN9052, 2008 Fairchild Semiconductor Corporation, Rev. 1.0.0 • 11/10/08. Google Scholar
Khoo GFW, Carter DRH, McMahon RA. Analysis of a chargé pump power supply with a floating voltage reference, IEEE Trans. Circuits Syst., 2000, 47, 1494–1501. Google Scholar
Meyer P., Tucker J., Providing Continuous Gate Drive Using a Charge Pump, 2011, Texas Instruments Incorporated, SLVA444–February 2011. Google Scholar
Lin RL, Lee FC. Single-power-supply-based transformerless IGBT/MOSFET gate driver with 100% high-side turn-on duty cycle operation performance using auxiliary bootstrapped charge pumper, Proc. IEEE Power Electronics Specialties Conf. (PESC), 1997, 1205–1209. Google Scholar
Park S, Jahns TM. A Self-Boost Charge Pump Topology for a Gate Drive High-Side Power Supply, IEEE Transactions on Power Electronics, 2005, 20, 300-307. Google Scholar
FODM8071 3.3V/5V Logic Gate Output Optocoupler with High Noise Immunity, www.fairchildsemi.com. Google Scholar
ISO7420x Low-Power Dual-Channel Digital Isolators, SLLS984I –JUNE 2009–REVISED JULY 2015, Texas Instruments, www.ti.com. Google Scholar
5-A and 5-A, 35-VMAX VDD FET and IGBT Single-Gate Driver, SLUSBA7D – DECEMBER 2012–REVISED APRIL 2013, www.ti.com. Google Scholar
Pobrania
Opublikowane
Jak cytować
Numer
Dział
Licencja
Prawa autorskie (c) 2018 Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Tarnowie & Autorzy
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Użycie niekomercyjne 4.0 Międzynarodowe.