Identyfikatory
Warianty tytułu
Applied methods of power supply and galvanic isolation of gate drivers of power transistors in bridging end stages of Class D amplifiers and inverters
Języki publikacji
Abstrakty
W pracy dokonano przeglądu i oceny różnych technik zasilania i izolacji galwanicznej sterowników bramkowych tranzystorów mocy w stopniach końcowych wzmacniaczy klasy D oraz różnego rodzaju konwerterów DC-AC lub DC-DC. Opisano i porównano techniki wytwarzania pływających napięć zasilających sterowniki bramkowe tranzystorów górnej części mostka w konfiguracji typu bootstrap oraz w konfiguracji typu samo-doładowującej się pompy ładunkowej, a także przedstawiono techniki izolacji galwanicznej sygnałów cyfrowych: optyczną i pojemnościową, które mogą być wykorzystane do sterowania tranzystorów w górnej części mostka. Przedstawiony w pracy oryginalny mostkowy wzmacniacza klasy BD z dwubrzegową modulacją PWM z przesuwaniem fazy sygnału modulowanego PSC PWM i zerowym sygnałem wspólnym na wyjściu pokazuje, że w układach budowanych w oparciu o wielopoziomowe metody modulacji PWM, prawie wszystkie sterowniki tranzystorów stopnia końcowego wymagają pływających napięć zasilających i izolacji galwanicznej. W takich układach najpewniejszą i niezawodną metodą zasilania i izolacji galwanicznej sterowników bramkowych tranzystorów mocy w stopniach końcowych są układy samodoładowujących się pomp ładunkowych z izolacją galwaniczną sygnałów cyfrowych ze sprzężeniem pojemnościowym. Poprawność działania stopnia końcowego tego wzmacniacza, wraz ze wszystkimi układami sterującymi, zweryfikowano za pomocą symulacji komputerowych w programie PSpice.
Various methods used for a floating high-side gate drive power supply and galvanic isolation of the Class-D amplifiers and different DC-AC or DC-DC converters have been reviewed and evaluated in the paper. On the basis of the literature, the bootstrap floating supply and self-boost charge pump topology for a gate drive high-side power supply, as well as control signal isolated systems with optically-isolated signals or with capacitive signal isolation have been described and compared. New topologies of the Class-BD amplifiers with Common-Mode (CM) free outputs using PSC PWM - Phase Shifted Carrier Pulse Width presented in the paper, shows that almost all gate drivers of the output stage transistors require floating power supply and galvanic isolation of the control signals. In the case of such circuits with multi-level PWM output, the most reliable and robust method for the floating gate drive power supply and galvanic isolation is self-boost charge pump topology with capacitive control signal isolation. Correct operation of the output stage of the proposed Class-BD amplifiers as well as the PWM modulator and self-boost charge pump topologies with capacitive control signal isolation have been verified using intensive Pspice simulation.
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
31--41
Opis fizyczny
Bibliogr. 15 poz.
Twórcy
autor
- State Higher Vocational School in Tarnow, Mickiewicza 8, 33-100 Tarnów, Poland
autor
- State Higher Vocational School in Tarnow, Mickiewicza 8, 33-100 Tarnów, Poland
Bibliografia
- 1. Jasielski J., Kuta St., Machowski W., Class-BD Audio Amplifiers with Common-Mode Free Output”, ”, Mixed Design of Integrated Circuits & Systems (MIXDES), 2016 Proceedings of the 22st International Conference, 23-25 June 2016.
- 2. Jasielski J., Kołodziejski W., Kuta St., Cancellation of Common-Mode Output Signal in Class-BD Audio Amplifiers, International Conference on Signals And Electronic Systems (ICSES), September 5-7, 2016, Kraków.
- 3. Berkhout M., Dooper L., Class-D Audio Amplifiers in Mobile Applications. IEEE Transactions On Circuits And Systems-I, 2010, 57, 991-1002.
- 4. Morrison C., Weiss S., Macleod M., Stewart R., Comparison of Single- and Double-Sided Pulse Width Modulated Signalswith Non-Linear Predistortion, Proceedings of the 5th European DSP Education and Research Conference, 2012, Amsterdam..
- 5. Johansen M., Nielsen K., A Review and Comparison of Digital PWM Methods for Digital Pulse Modulation Systems, 107th AES Convention , 1999 September 24-27 New York.
- 6. Chung S.K., Lim J.G., Design of Bootstrap Power Supply for Half-Bridge Circuits using Snubber Energy Regeneration, Journal of Power Electronics, 2007, 7, 294-300.
- 7. Design and Application Guide of Bootstrap Circuit for High-Voltage Gate-Drive IC, AN-6076, 2008, Fairchild Semiconductor Corporation, Rev. 1.0.0 • 9/30/08.
- 8. Design Guide for Selection of Bootstrap Components, AN-9052, 2008 Fairchild Semiconductor Corporation, Rev. 1.0.0 • 11/10/08.
- 9. Khoo G.F.W., Carter D.R.H., McMahon R.A., Analysis of a charge pump power supply with a floating voltage reference, IEEE Trans. Circuits Syst., 2000, 47, 1494–1501.
- 10. Meyer P., Tucker J., Providing Continuous Gate Drive Using a Charge Pump, 2011, Texas Instruments Incorporated, SLVA444–February 2011.
- 11. Lin R.L,, Lee F,C,, Single-power-supply-based transformerless IGBT/MOSFET gate driver with 100% high-side turn-on duty cycle operation performance using auxiliary bootstrapped charge pumper, Proc. IEEE Power Electronics Specialties Conf. (PESC), 1997, 1205–1209.
- 12. Park S., Jahns T.M., A Self-Boost Charge Pump Topology for a Gate Drive High-Side Power Supply, IEEE Transactions on Power Electronics, 2005, 20, 300-307.
- 13. FODM8071 3.3V/5V Logic Gate Output Optocoupler with High Noise Immunity, (www.fairchildsemi.com).
- 14. ISO7420x Low-Power Dual-Channel Digital Isolators, SLLS984I –JUNE 2009–REVISED JULY 2015, Texas Instruments, (www.ti.com).
- 15. 2.5-A and 5-A, 35-VMAX VDD FET and IGBT Single-Gate Driver, SLUSBA7D – DECEMBER 2012–REVISED APRIL 2013, (www.ti.com).
Uwagi
Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-59e45155-be49-4e6a-97ed-b49e56e7b6fa
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.