半橋LLC電路的安全死區(qū)選擇

MOSFET管驅(qū)動(dòng)包括:DSP 發(fā)波，與門SN74HC08DR組成的硬件復(fù)位電路，驅(qū)動(dòng)芯片IR21814驅(qū)動(dòng)電路幾個(gè)部分，對(duì)于DSP發(fā)出的PWM波其死區(qū)是靠程序決定，并且死區(qū)誤差可以不計(jì)。與門SN74HC08DR的轉(zhuǎn)換延時(shí)如下表。

表1 SN74HC08DR的傳輸延時(shí)

所以經(jīng)過SN74HC08DR后，死區(qū)時(shí)間為：

其中：

為DSP設(shè)定死區(qū)，

為上升沿傳輸延時(shí)，

為下降沿傳輸延時(shí)。

VCC = 3.3V，工作溫度-40℃～75℃，所以經(jīng)過SN74HC08DR后，死區(qū)會(huì)減少約10～20nS。

所用的IR21814驅(qū)動(dòng)電路如下圖所示：

圖1 IR21814驅(qū)動(dòng)電路

我們不考慮電阻，電容偏差帶來的延時(shí)誤差，所以驅(qū)動(dòng)電路對(duì)死區(qū)時(shí)間的影響主要是IR21814的驅(qū)動(dòng)上升延時(shí)和下降延時(shí)的偏差，如下圖1所示。

圖1 IR21814驅(qū)動(dòng)延時(shí)

圖2 IR21814驅(qū)動(dòng)延時(shí)

如下圖所示，考慮功率管的安全關(guān)斷電壓為0～2V，從IR21814一個(gè)功率管關(guān)斷到另一個(gè)開通的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間差：

最大時(shí)間差為：

而其次，功率管還存在開通和關(guān)斷延時(shí)，如下圖所示。

圖3 SPP20N60C3 驅(qū)動(dòng)延時(shí)

所以，功率管驅(qū)動(dòng)開通和關(guān)斷延時(shí)標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

開通和關(guān)斷延時(shí)最大偏差：

所以如果僅從設(shè)計(jì)上考慮，功率管的驅(qū)動(dòng)安全死區(qū)：

10nS + 95nS + 98nS = 203nS

必須保證大于：60nS + 56.5nS = 115.6nS

以往項(xiàng)目的死區(qū)多設(shè)置在150～190nS，都比計(jì)算的安全死區(qū)時(shí)間小，根據(jù)器件專家反饋，象IR21814和SPP20N60C3這類器件，實(shí)際上取到廠家給定最大參數(shù)的概率是非常低的。

模塊原來死區(qū)時(shí)間設(shè)置為190nS時(shí)，測量到功率管驅(qū)動(dòng)死區(qū)時(shí)間如下圖所示，以3V為功率管安全關(guān)斷電壓時(shí)，死區(qū)時(shí)間大于166nS，如果以0V電壓為絕對(duì)安全關(guān)斷電壓時(shí)，死區(qū)時(shí)間如圖8所示，有116nS，

圖4 上管導(dǎo)通和下管關(guān)斷時(shí)死區(qū)

圖5 上管關(guān)斷和下管導(dǎo)通時(shí)死區(qū)

圖6 上管關(guān)斷和下管導(dǎo)通時(shí)死區(qū)

以上是（Vg1為Q120的驅(qū)動(dòng)電壓，Vg2為Q121的驅(qū)動(dòng)電壓）