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轻负载时开关元件工作相关的注意事项

<p>相移全桥电路中轻负载时流过的电流小,LS中积蓄的能量少,所以很有可能在滞后臂的C<sub>OSS</sub>充放电完成之前就开始开关工作。因此,ZVS工作无法执行,很容易发生MOSFET的导通损耗。</p>

<p>另一方面,当超前臂的MOSFET的C<sub>OSS</sub>充放电时,能量通过变压器被输送到二次侧。参考前面的思路,通过能量收支来考虑ZVS的成立条件时,以Mode(2)为例,假设相移全桥电路的变压器的匝比为n,则超前臂的ZVS成立条件可用下面的公式来表示。I<sub>L2</sub>是Mode(1)结束时的I<sub>L</sub>,E<sub>OSS_Q1</sub>和E<sub>OSS_Q2</sub>分别是完成Q1和Q2的C<sub>OSS</sub>充放电所需的能量。</p>
<img alt="公式" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="390ebfd8-ca26-4e36-9249-15b635aea71f" src="/sites/default/files/inline-images/%E4%BB%A3%E7%A0%811_5.png" />
<p>在实际的电路工作中,需要设置Dead Time来防止上下臂短路。如上所述,在轻负载时,滞后臂MOSFET的充放电可能尚未完成,即可能会有漏极电压V<sub>DS</sub>残留(成为硬开关),因此,在某些Dead Time的设置,可能会导致滞后臂MOSFET的导通损耗增加。因此,在设置Dead Time时需要注意这一点。</p>

<p>下图是在Dead Time优化和未优化情况下导通时的示意图。</p>
<img alt="Dead Time优化和未优化情况下导通时的示意图" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="94a45e5b-b568-4270-8b19-3dd9eb0369c9" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%AF%BC%E9%80%9A%E7%AE%80%E5%9B%BE.png" />
<p>在Dead Time未优化的情况下,会瞬间流过很大的漏极电流ID。这是由于受到了两种电流的影响:第一种是栅极-漏极间电容C<sub>GD</sub>和栅极-源极间电容C<sub>GS</sub>的电容比,导致栅极-源极间电压V<sub>GS</sub>超过了阈值电压,从而引起的直通电流;另一种是对应桥臂MOSFET的C<sub>OSS</sub>的充电电流。其中,后者C<sub>OSS</sub>的充电电流在硬开关工作时一定会产生,但前者的直通电流则可以通过设置MOSFET的C<sub>GD</sub>和C<sub>GS</sub>的适当电容比来防止。因此,选择C<sub>GD</sub>和C<sub>GS</sub>的电容比适当的MOSFET很重要。</p>

<p><strong>关键要点</strong></p>

<p>・轻负载时,电流小,L<sub>S</sub>中积蓄的能量少,因此很有可能在C<sub>OSS</sub>的充放电完成之前就开始开关工作,致使ZVS工作无法执行,容易发生MOSFET的导通损耗。</p>

<p>・C<sub>OSS</sub>的充放电未完成可能会导致V<sub>DS</sub>残留,因此需要设置适当的Dead Time来防止上下桥臂短路引起的直通电流。</p>

<p>・MOSFET的C<sub>GD</sub>和C<sub>GS</sub>的某些电容比可能会导致流过直通电流,因此选择该电容比适当的MOSFET很重要。</p>

<p>文章来源:<a href="https://mp.weixin.qq.com/s/IkLr7_GskyjHlbIvGs2tjA">罗姆半导体集团</a></p&gt;