功率稳压逆变电源电路设计—电路图天天读（263）

　　本文介绍了一种功率稳压逆变电源，具有工作稳定可靠、输入功率因数高、输出精 度高、波形失真度小、效率高的优点。

　　采用 PWM 稳压系统，可使启动瞬间降压幅度明显减小。无论电风扇还是电冰箱，应用逆变电源供电时，均应在逆变器输出端增设图 1 中的 LC 滤波器，以改善波形，避免脉冲上升沿尖峰击穿电机绕组。

　　采用双极型开关管的逆变器，基极驱动电流基本上为开关电流的 1/ β，因此大电流开关电路必须采用多级放大，不仅使电路复杂化，可靠性也变差而且随着输出功 率的增大，开关管驱动电流需大于集电极电流的 1/β， 致使普通驱动 IC 无法直接驱动。 虽说采用多级放大可以达到目的， 但是波形失真却明显增大， 从而导致开 关管的导通/截止损耗也增大。 目前解决大功率逆变电源及 UPS 的驱动方案，大多采用 MOSFET 管作开关器件。

　　MOSFET 的驱动

　　近年来， 随着 MOSFET 生产工艺的改进， 各种开关电源、 变换器都广泛采用 MOSFET 管作为高频高压开关电路， 但是， 专用于驱动 MOSFET 管的集成电 路国内极少见。 驱动 MOSFET管的要求是，低输出阻抗，内设灌电流驱动电路。所以，普通用于双极型开关管的驱动 IC不能直接用于驱动场效应管。

　　目前就世界范围来说，可直接驱动 MOSFET 管的 IC 品种仍不多，单端驱动器常用的 是UC3842 系列， 而用于推挽电路双端驱动器有 SG3525A（驱动 N 沟道场效应管）、 SG3527A（驱动 P 沟道场效应管） 和 SG3526N（驱动 N 沟道场效应管）。然而在开关电源快速发展的近 40年中，毕竟有了一大批 优秀的、功能完善的双端输出驱动 IC.同时随着 MOSFET 管应用普及，又开发了不少新电路，可将其用于驱动 MOSFET 管，解决 MOSFET 的驱动无非 包括两个内容： 一是降低驱动 IC 的输出阻抗； 二是增设 MOSFET 管的灌电流通路。 为此， 不妨回顾 SG3525A、SG3527A、SG3526N 以及单 端驱动器 UC3842 系列的驱动级。

　　图 2a 为上述 IC 的驱动输出电路（以其中一路输出为例）。振荡器的输出脉冲经或非门，将脉冲上升沿和下降沿输出两路时序不同的驱动脉冲。在脉冲正程期 间，Q1 导通，Q2 截止，Q1 发射极输出的正向脉冲， 向开关管栅极电容充电， 使漏-源极很快达到导通阈值。 当正程脉冲过后， 若开关管栅-源极间充电电荷不 能快速放完， 将使漏源极驱动脉冲不能立即截止。为此，Q1 截止后，或非门立即使 Q2 导通，为栅源极电容放电提供通路。此驱动方式中，Q1 提供驱动电 流，Q2 提供灌电流（即放电电流）。Q1 为发射极输出器，其本身具有极低的输出阻抗。

　　为了达到上述要求，将普通用于双极型开关管驱动输出接入图 2b 的外设驱动电路，也可以满足 MOSFET 管的驱动要求。 设计驱动双极型开关管的集成电路， 常 采用双端图腾柱式输出两路脉冲，即两路输出脉冲极性是相同的，以驱动推挽的两只 NPN 型三极管。为了让推挽两管轮流导通，两路驱动脉冲的时间次序不同。如 果第一路输出正脉冲，经截止后，过一死区时间， 第二路方开始输出。 两路驱动级采用双极型三极管集射极开路输出， 以便于取得不同的脉冲极性，用于驱动 NPN 型或 PNP 型开关管。

　　前级驱动 IC 内部缓冲器的发射极，在负载电阻 R1 上建立未倒相的正极性驱动脉冲使三极管 Q 截止。在驱动脉冲上升沿开始，正极性脉冲通过二极管 D 加到 MOSFET 开关管栅-源极，对栅源极电容 CGS 充电，当充电电压达到开关管栅极电压阈值时，其漏源极导通。正脉冲持续期过后， IC 内部缓冲放大器发射极 电平为零， 输出端将有一定时间的死区。 此时，Q 的发射极带有 CGS 充电电压，因而 Q 导通，CGS 通过 Q 的 ec 极放电，Q 的集电极电流为灌电流通路。 R2 为 开关管的栅极电阻， 目的是避免开关管的栅极在 Q、 D 转换过程中悬空， 否则其近似无穷大的高输入阻抗极容易被干扰电平所击穿。 采用此方式利用普通双端输出集 成电路，驱动 MOSFET 开关管，可达到比较理想的效果。为降低导通 /截止损耗，D应选用快速开关二极管.Q 的集电极电流应根据开关管决定， 若为了提高输 出功率， 每路输出采用多只 MOSFET 管并联应用，则应选择 ICM 足够大的灌流三极管和高速开关二极管。

　　TL494 应用

目前所有的双端输出驱动 IC 中， 可以说美国德州仪器公司开发的 TL494 功能最完善、 驱动能力最强，其两路时序不同的输出总电流为 SG3525 的两倍，达到 400mA.仅此一点，使输出功率千瓦级及以上的开关电源、DC/DC 变换器、逆变器，几乎无一例外地采用 TL494.虽然 TL494