磁隔离栅驱动的电流双极调制和数字滤波解调技术研究

卜宁

摘？要：提出了一种适用于磁隔离栅驱动的电流双极调制和数字滤波解调技术，该技术以电流模式作为栅驱动在信号传输过程中的主要工作模式，使磁隔离线圈由重载变为轻载并降低信号驱动功耗；在信号检测方面，通过电平位移产生一对高电平互补信号，并在后续解调中使用数字逻辑电路滤除共模噪声，并以不同平台为主进行多次混合仿真，以改善磁隔离变压器模型与外围电路的匹配问题。最后，将信号的最大驱动电流减小到19 mA，通过数字滤波解调技术实现了50 kV/μs的共模噪声抑制能力，并实现了与脉冲极性编码传输方案相同级别的传输延迟（7.1 ns）。

关键词：磁隔离栅驱动；双极调制；共模噪声抑制

0 引言

基于片上变压器的隔离式栅极驱动器已有广泛研究。然而，由于变压器线圈的驱动问题，难以同时实现磁隔离栅驱动的低功耗和高共模噪声抑制能力（CMR），也限制了传输延迟的进一步优化。图1为磁隔离栅极驱动器的结构框图，其中PWM信号经过调制后由初级驱动模块（Drv）驱动变压器初级线圈，并在次级线圈上感应出待解调信号V2。一种差分结构的片上变压器模型见图2，由于在集成中工艺和尺寸的限制，其通带频率的低频点一般需达到100 MHz，因此在工作频带内变压器的增益难以超过-3 dB，其电感也在100 nH左右[1]。初级调制信号V1需有足够驱动能力以在有限的增益下使待解调信号V2的幅值能够被检测，这种情况下的峰值驱动电流将超过60 mA以上[2]，同时有限的dI/dt也限制了电路延迟的减小。……