同步Buck新型高频正弦波谐振驱动电路的研究

寄生参数都很小，因此可外接一个电感Lad，将该电路等效成一个LLC电路，如图5b所示。令L1=L1p+Lad，L2=Lm，Ct=Ciss+Cext，可得到LLC电路的两个谐振频率分别为：

式中：L=L1L2／(L1+L2)。
工作在ωn2附近时，该拓扑的电流ir／i=L1／L2，因此理想的工作条件是L1>L2，这样可利用较小的驱动方波得到较高的驱动正弦波，以降低驱动电路的损耗。

4 闭环控制策略
所提出的驱动电路是利用谐振所产生的正弦波来驱动MOSFET，因此无法改变驱动电压的占空比。此处采用的是ON-OFF电压滞环控制策略，其原理图如图6所示。Uo为同步Buck电路的输出电压，Uref为参考电压。当Uo>Uref时，滞环比较器输出低电平，高频方波发生器停止工作，同步Buck电路也停止工作；当UoUref时，滞环比较器输出高电平，同步Buck电路以一定的开关频率正常工作。

5 实验结果
选用同步Buck作为主电路的拓扑，输入电压为15 V，输出电压为5 V，输出电流为2A，开关频率为6MHz。通过计算可得：Cext=780pF，Lad=2．9 μH，Lm=2．5 μH。图7a为正弦波谐振驱动电路中高边开关管VQ1的驱动波形，低边开关管VQ2的驱动波形与VQ1的驱动波形正好互补。
主开关管和整流管都选用IRML0040，在相同条件下传统的方波驱动在驱动电压幅值为5 V，开关频率为1 MHz时，损耗接近900 mW；当开关频率达到5 MHz以上时，传统的方波驱动已无法正常工作。而采用正弦波谐振驱动在驱动电压幅值为6 V，开关频率为6 MHz时，损耗为470 mW，有效地降低了高开关频率时驱动损耗。

图7b示出闭环控制时的实验波形。当滞环比较器输出低电平时，高频方波发生器停止工作，同步Buck电路也停止工作；当滞环比较器输出高电平时，同步Buck电路以一定的开关频率正常工作。其中，uho为滞环比较器的输出电压，△uo为同步Buck电路输出电压纹波。由图可见，△uo的峰峰值为40 mV。ugsin为闭环时的正弦波驱动波形。当比较器输出低电平时，驱动电路停止工作，驱动电压降为零；当比较器输出高电平时，驱动电路正常工作。由图可知，滞环的调制频率为70 kHz，在此调制频率下同步Buck的输入电压为15 V，输入电流为0．744 A，算上驱动电路的损耗，整体电路的效率可达到85％左右。

6 结论
此处采用正弦波谐振双管驱动电路取代了传统的方波驱动电路，应用于同步Buck拓扑中。在开关频率为6 MHz的情况下，驱动电路的损耗为480 mW。与传统的方波驱动相比，有效降低了高开关频率下驱动电路的损耗。再配合ON-OFF电压滞环的闭环控制策略，当滞环调制频率为70 kHz时，输出电压的纹波的峰峰值控制在40 mV，且整体电路的效率能达到85％。