一种固体隔离驱动器的电路设计

一种固体隔离驱动器的电路设计

张贺李强

贵州航天电器股份有限公司贵州贵阳550009

摘要：本文介绍了一种固体隔离驱动器的电路设计，可以搭配不同负载的MOS管使用，具有MOS管工作状态反馈功能，能够识别MOS管的工作状态；电路采用变压器隔离，具有较强的驱动能力，降低了MOS管的开关功耗；本电路中MOS管开关状态检测无需施加负载电源，通过电路可自行检测。

关键词：变压器，反馈，隔离，驱动

Acircuitdesignofasolidisolateddirver

ZhangHe，LIQiang

(GuizhouSpaseApplanceCO.,LTD,Guiyang550009,China)

Abstract：Thispaperintroducesakindofsolidisolationdrivecircuitdesign,canmatchdifferentloadofMOSFET,withfunctionsofMOSFETworkstatefeedback,torecognizetheworkingstateoftheMOSFET,circuitwithtransformerisolation,hasthestrongabilityofdriving,reducestheswitchpowerMOSFET,thisarticleMOSFETwithoutapplyingtheloadpowersupplyswitchstatedetection,throughthecircuitcandetect.

Keywords：transformer,feedback,isolation,drive

继电器作为现代自动化控制系统中最基本的电子元器件之一。然而由于传统的继电器存在着功能单一、体积大等一系列不足，已不能满足现代武器系统智能化、小型化的要求，随着科学技术的突猛飞跃，现代化战争向着信息化、电子化方向发展。为了适应新的战争形势，各种武器型号系统也向智能化、模块化方向变化，固体继电器应运而生，固体继电器是具有隔离功能的电子开关，是由半导体器件和无源元件组成，利用光电子和微电子技术实现控制电路与负载电路之间的电耦合和电隔离，无任何可动部件。固体继电器除具有与电磁继电器一样的功能外，还具有与逻辑电路兼容、开关速度快、输出接通电阻稳定、抗干扰能力强、对外界干扰小、寿命长、工作可靠性高等突出的特点。随着固体继电器应用的越来越广泛，固体继电器的缺点也逐渐暴露出来，如体积大，发热严重等问题。针对这一问题，许多厂家已将固体继电器分化为固体隔离驱动器+MOS管的形式，减少固体继电器的体积，增加MOS管的散热能力，这种形式具有多样化的组合方式，不在局限于一款固体继电器只能有一种负载规格。

1总体设计

本文设计的固体隔离驱动器主要包括MOS管控制电路和MOS管检测电路。电路的基本工作原理如下：

对VCC、GND施加工作电压5V,CTR施加0V,此时固体隔离驱动器处于未工作状态，此时MOS管未接通，检测电路反馈信号FK输出一个低电平信号；当CTR施加电压5V时，固体隔离驱动器处于工作状态,此时MOS管接通，检测电路反馈信号FK输出一个高电平信号。

固体隔离驱动器总体框图如图1所示。

2电路设计

产品采用变压器隔离，产品电路主要包括振荡电路、控制电路、驱动电路、检测电路四部分。

2.1振荡电路

本文的振荡电路采用克拉普振荡电路，其中与可用下列公式计算。

2.2控制电路

考虑到固体隔离驱动器的使用条件，CTR端启动电流越小越好，因此采用三极管作为CTR端的控制元器件，输入电流≥1mA时，三极管就可以完全导通，使CTR端可以使用控制芯片控制。

2.3驱动电路

作为控制MOS管的驱动电路，设计时优先考虑驱动电路的驱动能力，由于采用变压器隔离，本文中的驱动电路有较强的驱动能力，能够满足多数MOS管的驱动要求，驱动电压为12V～18V,驱动电流≥0.5mA。其次需要考虑驱动电路的放电能力，由于MOS管在接通、关断的过程中会产生开关功耗，针对较大负载电流，为了减少开关功耗对MOS管的影响，应尽量减少接通、关断的时间，因此本文中采用三极管作为放电元器件，降低MOS管G极、S极的放电时间。

2.4检测电路

检测电路工作原理如下：VCC施加5V电压，当CTR输入电压为0V时，此时OUT1/OUT2输出0V,MOS管处于关断状态，MOS管检测电路，振荡电路工作，光耦U1接通，此时FK输出低电平；VCC施加5V电压，当CTR输入电压为5V时，此时OUT1/OUT2输出15V,MOS管处于接通状态，MOS管检测电路，振荡电路工作，光耦U1关断（被MOS管短路），此时FK输出高电平。

3电路应用

以本文电路搭建实际应用电路如图5所示，以驱动IRFP4368MOS管为例。外接元器件选择如表1所示。

按应用举例搭建实体电路，经测试，MOS管接通时间＜150us，断开时间＜100us，且开关状态逻辑表能够准确表示出MOS管的工作状态。

4结论

本文设计的固体隔离驱动器电路，其中MOS管控制电路的输入部分可以设计成为不同输入电压规格，满足不同用户的需求；MOS管检测电路有助于用户识别MOS管的工作状态。此电路可以用于驱动不同负载的MOS管，具有使用灵活、响应快速、低功耗等特点，具有一定的应用价值，搭配MOS管，可代替各种规格的固体继电器。

参考文献

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