同步Buck新型高频正弦波谐振驱动电路的研究

该双管正弦波谐振驱动电路由高频方波发生器、驱动级和谐振网络三部分组成。
所提出的驱动电路使MOSFET的开关频率为6 MHz，高频方波发生器采用结构简单起振容易的环型振荡器。图中，YF1，YF2和YF3为3个反相器，通过调节电阻W可调节输出方波的频率。
方波发生器的输出端需要一个图腾柱结构的输出端来驱动后面的谐振网络，此处采用多个CMOS反相器并联来增强驱动级输出端的驱动能力。因为CMOS反相器本身就是一个图腾柱的结构，且多个反相器并联能降低驱动电路的Ri，从而降低了驱动损耗。
由于选择的拓扑是Buck电路，该拓扑中两个开关管的驱动信号是互补的，因此通过两个互补的变压器来实现对高边开关管的驱动。图4中，在MOSFET的寄生电容前面并联了一个外接电容Cext，该电容可降低寄生电容的非线性，同时降低米勒效应的影响。图4中VQ1和VQ2的驱动电路是完全对称的，因此只要对其中一个开关管的谐振网络进行设计就可以了。

图5a为单开关管正弦波谐振驱动的基波等效电路，e为驱动级输出方波的基波，L1p，L1s和Lm分别为隔离变压器的初级漏感、次级漏感和励磁电感，Lg和Ls为MOSFET的寄生电感。此处期望将该电路等效成一个LLC谐振电路，因为LLC谐振拓扑相对于其他谐振拓扑而言，可利用较小的驱动方波得到较高的驱动正弦波。由于变压器的漏感MOSFET的寄生参数都很小，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。