我們發(fā)現(xiàn),在模塊從空載到短路跳變,短路關(guān)機(jī)后到短路態(tài)的過程中,短路態(tài)到空載的過程中上管還是存在電壓尖峰,如圖32所示,而且這個尖峰無論是120nS還是190nS都存在,尖峰產(chǎn)生的具體原因不明,只能推測和功率管的反向恢復(fù)有關(guān)!

圖22 120nS死區(qū)短路關(guān)機(jī)到穩(wěn)態(tài)短路時波形1
(其中Ids1的方向?yàn)镾到D為正,10A/V,上管出現(xiàn)電壓尖峰時,在上管DS確實(shí)存在一個從D到S的電流,峰值為22.4A,Vgs2:20V/格(有10倍衰減))
通過觀測發(fā)現(xiàn),在短路跳變的過程中,上管出現(xiàn)電壓尖峰的點(diǎn)總時發(fā)生在諧振電感電流過零附近上管關(guān)斷時, 如圖1所示(諧振電流的正方向:從上管—諧振電感,上管電流的正方向:從S—D)。t1時刻下管開始關(guān)斷,到t2時刻上管導(dǎo)通,此時諧振電流完全換流到上管,如圖2中Ids1所示,電流方向?yàn)镾到D,上管處在二極管續(xù)流階段,t3時刻上管開始關(guān)斷,而此時上管的電流剛過零,上管VDS電壓上升,而就在這個過程中,我們看到上管D—S出現(xiàn)一個大電流,這個電流在功率管的引線電感產(chǎn)生的電壓尖峰疊加在母線電壓上,就形成我們所看到的上管電壓尖峰。與正常的上管關(guān)斷波形比較,差別就是上管關(guān)斷時,上管剛剛從二極管續(xù)流階段結(jié)束,上管的電流接近零.
根據(jù)測試的經(jīng)驗(yàn),20N60C3的反向二極管的反向恢復(fù)時間在200~300nS,這樣看當(dāng)上管t3開始關(guān)斷時,二極管的反向恢復(fù)可能還沒有完成,這樣反向恢復(fù)電流和關(guān)斷時DS的充電電流就會疊加,從而導(dǎo)致DS有大的電流尖峰和電壓尖峰。
其次,采用反向恢復(fù)特性更好的20N60CFD也能起到降低電流尖峰的作用,這也引證了上面的分析,為何改善反向二極管的恢復(fù)特性對關(guān)斷電壓尖峰有改善。
由于功率管引線電感的存在,功率管本體漏源電壓的實(shí)際尖峰是小于測試值的,但又無法測到,而且有源探頭的加入對功率的測量帶來誤差,尖峰疊加了部分干擾。所以只有通過計算雪崩能量和反復(fù)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。

圖22 上管在短路瞬間的電壓和電流波形1 (CH3:10A/1V)

圖23 上管在短路瞬間的電壓和電流波形2 (CH3:10DB衰減,CH4:10A/V)
總結(jié):
1) 在LLC電路中,死區(qū)時間的選擇除了要考慮可靠性和滿足功率管ZVS導(dǎo)通條件之外,還需要考慮其對效率的影響,特別是在工作頻率很高時,此時死區(qū)時間的增加對功率管有效導(dǎo)通占空比影響比較明顯,要盡量減少死區(qū)時間。
2) 減少死區(qū)時間可以抑制功率管反向恢復(fù)帶來的電壓尖峰,同時也會對EMC有所改善。
3) 死區(qū)時間的減少會使功率在模塊輕載時進(jìn)入非ZVS狀態(tài),從而導(dǎo)致在功率驅(qū)動上產(chǎn)生一定的干擾信號,需要特別關(guān)注。
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