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天使之翼 发布于2017-07-25 13:25
6/1524

DR的GDT的设计教程(附详细过程和公式)

楼层直达


 为了使功率器件MOS 或IGBT实现导通和关闭, 必须要使门极达到开通电压以及关闭电压。 实质上是对门极电容的充放电。 为了减少导通损耗和关断损耗,就要具有足够快的上升速度和下降速度,因为功率管导通和截止的速度快慢取决于栅极电压的上升和下降时间。 这时候需要很大的驱动电流,但是这个电流并不需要持续下去,我们叫做峰值电流。 峰值电流很大,但是平均电流非常小, 所以按照平均电流设计出的GDT,体积小, 效率高。                        


 
一、驱动电流的计算
    
    计算门极所需电流——Ig
 
    Ig= CV/t
 
    C—— 开关管输入电容Ciss(F)
 
     V—— 驱动电压(V)
 
     t —— 导通时间(S)
 
     例:驱动一个结电容为15nF的IGBT,驱动电压为正负15V,频率为100KHz, 占空比为0.5,所需电流为多少?
  
        Ig= ( 0.000000015* 30) / (1/100000*0.5)
 
            =0.09A =90mA




二、确定磁芯材料以及工作磁通密度
  
磁通密度也叫磁感应强度,用符号B来表示。单位T。
    
首先,先查数据表得出饱和磁通密度——Bs ,以及剩余磁感应强度——Br
 
    代入公式算出最大工作磁通密度——Bmax
 
  Bmax=(1/3~1/2)Bs
 
    根据驱动拓扑的不同,工作磁通密度有以下两条公式
  
    双象限工作   —— Bw= 2Bmax
 
    单象限工作   —— Bw=Bmax— Br
 
    例:一个T50-2磁芯,双象限工作, 工作磁通取值为多少?
 
    通过查datasheet得知,饱和磁通密度Bs=0.5T
 
         Bmax= 1/3 Bs≈0.17T
 
         Bw= 2Bmax= 0.34T
  
三、磁芯尺寸的选择
 
    Ap=AwAe= 2TonPo/ BwKcKuj
 
    Ap ——磁芯尺寸(cm^4)


    Aw ——磁芯窗口面积(cm^2)
 
    Ae ——磁芯截面积(cm^2)
 
    Ton——导通时间(S)
 
    Po ——输出功率(W)
 
    Kc ——填充系数Ku——窗口利用系数KcKu一般取0.3


     j   —— 导线电流密度(A/cm^2)
 
     j取值过小,导线没能充分利用。取值过大,温升严重,铜损大。
 


    j一般取300~500A/cm^2。
 
 
四、绕组匝数计算
  
    原边绕组:
 
    N1= UT / BAe
  
    副边绕组:
 
    U1/U2= N1/N2
  
    例: 一个T50-2磁芯,Bw取0.34T,原边绕组驱动电压正负15V,
 
    驱动频率500KHz,最小不饱和匝数为多少?
    
    T50-2磁芯的的Ae为0.12cm^2
 
    N= 30* (1 / 500000) /0.34* 0.000012


            =14.7 turns


  五、导线截面积计算
 
    计算原边电感——L
 
    L= AL* N^2                            AL—— 电感与匝数平方的比(H/ N^2)
      
    计算励磁电流——Imag
 
    Imag=0.577Imag(pk)=0.577 UTD/L
  
    计算驱动总电流——I
 
    I= NwIg + Imag                 Nw —— 绕组数量
                            
    计算导线截面积——XSA
 
    XSA= I / j    
 
    例:一个驱动变压器,4个副边绕组,每个副边绕组所需电流为100mA,
 
    原边励磁电流为50mA,电流密度取400A/cm^2,导线截面积至少为多少?
 
    XSA= 0.45 / 400
 
         =0.0011cm^2 = 0.11mm^2


这样设计虽然严谨,但是GDT不再通用,换了全桥,换了别的频率,需要重新设计,也就是说这个GDT不能用啦!需要重新做一个。用大磁环绕GDT虽然让人看上去“不严谨”,但实用,模块管子通吃,适用于很多很多种环境。知道咋样计算就行,实践的时候咋方便咋来。
评分1条评分,MT币+1500
  • Admin1500MT币2017-07-27 01:00

    优秀的教学贴

    Admin
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慢悠悠~ 发布于2017-07-25 20:58
沙发F
谢谢楼主,摘抄下
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raztheeyr 发布于2017-07-27 17:11
板凳F
正好需要相关知识,学习了!!!
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OODLL 发布于2017-07-29 20:48
地板F
好像现在很流行这套啊
桂棹兮兰桨,击空明兮溯流光。渺渺兮予怀,望美人兮天一方。[url=http://www.arcll.cn/]我的个人网页[/url]欢迎您去看看(论坛不支持UBB???)声明:本人发帖,未注明转载的均为原创。转载务必保留来源
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科学狂人2046 发布于2017-08-06 23:09
4楼F
我老是感觉在哪里似曾相识
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OODLL 发布于2017-08-08 00:58
5楼F
科学狂人2046:我老是感觉在哪里似曾相识回到原帖
书上不是很常见的吗~自然眼熟
桂棹兮兰桨,击空明兮溯流光。渺渺兮予怀,望美人兮天一方。[url=http://www.arcll.cn/]我的个人网页[/url]欢迎您去看看(论坛不支持UBB???)声明:本人发帖,未注明转载的均为原创。转载务必保留来源
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科学狂人2046 发布于2017-08-08 01:31
6楼F
OODLL:书上不是很常见的吗~自然眼熟回到原帖
唔跟我那本书上说的一样,一种熟悉的操作
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