揭秘!LLC死區(qū)時(shí)間對(duì)開關(guān)波形的影響
我們都知道LLC拓?fù)渲猩舷鹿艿尿?qū)動(dòng)波形是有死區(qū)時(shí)間的,這一死區(qū)時(shí)間的設(shè)定是為了防止上下管DS電壓直通,這一功能大家都知道,但是死區(qū)時(shí)間的長(zhǎng)短怎么設(shè)定,或者設(shè)定長(zhǎng)了會(huì)有什么影響,設(shè)定短了會(huì)有什么影響,還有很多的驅(qū)動(dòng)芯片是固定死區(qū)時(shí)間的,對(duì)于這樣的芯片我們?cè)趺慈ケ苊馑绤^(qū)時(shí)間的過(guò)短或者過(guò)長(zhǎng)。要想分析清楚這一問(wèn)題,首先我們得知道我們的LLC電源在死區(qū)時(shí)間里面做了什么,這是我們需要分析清楚的,我們看下面的圖。
我們都知道LLC是上下管互補(bǔ)開通的,也就是Q1開通的時(shí)候Q2關(guān)斷,Q2開通時(shí)Q1關(guān)斷的重復(fù)循環(huán)過(guò)程,我們這里只分析穩(wěn)態(tài)的過(guò)程。當(dāng)工作在t0-t1階段的時(shí)候,Q1開通Q2關(guān)斷時(shí),我們的電流方向是由A流到B再到C到地,見(jiàn)下面的圖2,在這一個(gè)過(guò)程中,我們的A點(diǎn)電壓與B點(diǎn)電壓是想等的(忽略了MOS管的壓降),也就是Q2兩端壓降是等于輸入電壓Vin 。
當(dāng)?shù)絫1時(shí)刻的時(shí)候,Q1關(guān)斷,這個(gè)時(shí)候,A到B點(diǎn)的電流沒(méi)有了,突然為0,而電感Lr與Lm的電流是不能突變的,這個(gè)時(shí)候Q2兩端的電壓還是Vin,那開關(guān)管DS電容電壓也是Vin,為了保持諧振腔里面的電流不變,Q2兩端的寄生電容給諧振腔供電,等于Q2的寄生電容是在放電。
t1到t2的過(guò)程中,下管Q2的寄生電容的電壓是在下降的(因?yàn)殡娙莘烹姇r(shí),電容兩端的電壓是下降的),也就是B點(diǎn)的電壓是下降的,而A點(diǎn)電壓是不變得,Q1開關(guān)管的DS電壓是在增加的,當(dāng)Q2的DS電壓為0的時(shí)候,B點(diǎn)電壓就是0V,Q1的電壓就是Vin,然后到t2時(shí)我們的開關(guān)管Q2的驅(qū)動(dòng)才打開,這樣才能實(shí)現(xiàn)零電壓開通。
整個(gè)的這一個(gè)過(guò)程,電流是流過(guò)了MOS管的Q1與Q2的DS的寄生電容,下管的寄生電容是放電,上管的寄生電容是充電,電流充放電見(jiàn)圖3。
整個(gè)的電容放電與充電過(guò)程是在死區(qū)時(shí)間里完成的,如果我們的死區(qū)時(shí)間太小了,t2時(shí)會(huì)不會(huì)出現(xiàn)下管的MOS管里面的電容電壓沒(méi)有放電到0V,然后開通是不是就是等于沒(méi)有實(shí)現(xiàn)ZVS,是不是就是一個(gè)硬開關(guān)。
那怎么去判斷是不是硬開關(guān),我們可以去看GS的電壓是不是有彌勒平臺(tái),如果有彌勒平臺(tái),肯定是硬開關(guān)。也可以通過(guò)看GS電壓是不是在MOS管DS電壓下降到0V的時(shí)候才有驅(qū)動(dòng)。
如果出現(xiàn)了死區(qū)時(shí)間短的現(xiàn)象,我們?cè)趺慈ソ鉀Q了:
1、首先想到的是不是加大死區(qū)時(shí)間,是可以解決這個(gè)問(wèn)題的,但是有的芯片是固定死區(qū)時(shí)間的,沒(méi)有辦法改變。
2、如果是固定死區(qū),上面有分析了電壓下降 是電容在放電,如果我們把電容容量減小是不是可以在更短的時(shí)間里把電容的電壓放完,那是不是想到換更小寄生電容的MOS管,這樣可以加速電容電壓下降。
3、要是你不想換MOS管的話,也可以增大電容的放電電流,是不是也可以縮短電容放電時(shí)間,那么放電電流是由我們的諧振腔決定的,是不是可以通過(guò)改變諧振腔的參數(shù)來(lái)改變放電電流,我們通常做的辦法是吧Lm改小,使勵(lì)磁電流變大的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
上面是死區(qū)時(shí)間過(guò)短引起的問(wèn)題與解決方法,下面來(lái)說(shuō)下死區(qū)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起什么樣的問(wèn)題,我們還是來(lái)看圖4,當(dāng)B點(diǎn)電壓到-0.7V的時(shí)候,是不是Q2的體內(nèi)二極管導(dǎo)通了,導(dǎo)通后B點(diǎn)電壓一直被鉗位在-0.7V,這個(gè)時(shí)候還沒(méi)有到t2時(shí)刻,Q1兩端的電壓是Vin+0.7V,這時(shí)候電壓是不會(huì)變了,也就是說(shuō)上管Q1完全斷開了是不是。
當(dāng)諧振腔里面的電流下降到0的時(shí)還沒(méi)有到t2,也就是我們的mos管不會(huì)開通,這時(shí)電流為0了,那下管的體內(nèi)二極管是沒(méi)有電流流過(guò),等于關(guān)斷了。那這個(gè)時(shí)候會(huì)出現(xiàn)MOS管的寄生電容與諧振腔的電感電容一起振蕩,導(dǎo)致B點(diǎn)的電壓在浮動(dòng),那AB之間的電壓是在變化的,但最大的電壓是不會(huì)超過(guò)Vin+0.7V,那上管DS的電壓會(huì)出現(xiàn)下降現(xiàn)象。
因?yàn)榫褪钦f(shuō)當(dāng)用示波器查看MOS管的DS波形的時(shí)候出現(xiàn)了下面的波形,就說(shuō)明是死區(qū)時(shí)間太長(zhǎng)了,看下面的圖,是不是有點(diǎn)想二次開通一樣,實(shí)際上是死區(qū)時(shí)間長(zhǎng)了的原因,如果是出現(xiàn)這樣的波形,我們的解決方法是什么了。
解決死區(qū)時(shí)間太長(zhǎng)與與死區(qū)時(shí)間太短方式是一樣的。
首先是可以改動(dòng)死區(qū)時(shí)間的,最好是改死區(qū)時(shí)間,把死區(qū)時(shí)間改小,
如果不可以改動(dòng)死區(qū)時(shí)間,我們可以加大DS的電容,實(shí)現(xiàn)DS電容充電與放電時(shí)間變長(zhǎng)。
或者把Lm加大,讓充放電電流變小,充放電時(shí)間變長(zhǎng)。