應用於升壓型切換式電源供應器之積體化分段型閘極驅動電路設計

An integrated segmented gate driver circuit in boost converter

莊嘉銘(Chia-Ming Chuang)

指導教授 ： 黃智方

國立清華大學/電機資訊學院/電子工程研究所/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2011.00115

摘要

本論文的目標在研究應用於智慧型太陽能板之功率電晶體及積體化閘極驅動電路設計。在太陽能板接收到的能量轉為電壓後，需將電壓由太陽能板串接的電壓約為16伏特(依日照強度而異)升壓至40伏特，以供後續電路應用。 此閘極驅動電路設計，提供升壓型切換式電源供應器之上橋及下橋功率電晶體12伏特的閘極驅動電壓。上橋驅動電路部分應用了典型的靴帶式電路架構。靜區時間的控制可藉由調整RC延遲時間來決定。此外，為了同時兼顧輕載與重載情況的效率，加入了分段式閘極驅動電路的構想。 本積體化分段式閘極驅動電路採用TSMC 0.25μm/40V 1p5m高壓製程製造。根據量測結果，在輕載的情況，比起閘極驅動電流較強的驅動電路，閘極驅動電流較弱的驅動電路改善了0.6%的電壓轉換效率。不論在輕載或重載的情況，電壓轉換效率皆超過88%。最佳的轉換效率在負載電流為2安培時可以達到95%。

關鍵字

切換式電源供應器 ； 升壓型轉換器 ； 閘極驅動電路

並列摘要

無資料

並列關鍵字

SMPS ； boost converter ； gate driver

參考文獻

[1]H.W. Whittington; B.W. Flymn; D.E. Macpherson, “Switched Mode Power Supplies: Design and Construction,” 2nd., Research Studies Press Ltd., 1997.

[2] C.P. Henze; H.C. Martin; D.W. Parsley, “Zero-voltage-switching in high frequency power converters using pulse width modulation,” in IEEE Applied Power Electronics Con5 Proc.. 1988, pp. 3340.

[4]A.A. Fomani; W.T. Ng, "A segmented gate driver with adjustable driving capability for efficiency optimization," Power Electronics Conference (IPEC), 2010 International, pp.1646-1650, Sapporo, 21-24 June 2010.

[5] M.G. Villalva; J.R. Gazoli; E.R. Filho, “Comprehensive approach to modeling and simulation of photovoltaic arrays,” IEEE Trans. power electron. 24 (5) (2009) 1198–1208.

[3]Fairchild AN-6005 Synchronous buck MOSFET loss calculations with Excel model.