半橋LLC電路中MOS管空載電壓尖峰的改善

半橋電路在空載和輕載下采用不對稱發(fā)波方式，空載時，上管的占空比很小，甚至為0（下管和其互補），這樣LLC電路的下面的諧振電容電壓很低，導致下面的功率管導通時，流過諧振電感的電流不能反向，如圖15所示，在下管關(guān)斷后下管體二極管續(xù)流時，開通了上管，導致“瞬時直通”，直通電流被二極管強迫恢復關(guān)斷，在線路寄生電感上造成壓降，疊加在處于關(guān)斷態(tài)的下管。圖中的圓圈2，表明反向恢復態(tài)也存在直通可能，但電壓尖峰主要是圓圈1產(chǎn)生的。

“瞬時直通”主要的原因是功率管漏源電容瞬時充放電，反向二極管的反向恢復，減少功率管電壓尖峰可以采用漏源電容更小和恢復特性更好的功率管，可以在體二極管硬關(guān)斷時，更快消除直通電流，減少電壓尖峰。另一方面，如果減少上下管的導通死區(qū)時間，讓下管關(guān)斷后，二極管沒有完全導通時就開通上管，減少反向恢復電流（電流通過功率管本體然后功率管關(guān)斷比電流流過反向二極管后關(guān)斷的反向恢復電流要?。?，也可以到達降低電壓尖峰的目的。

圖15 空載上下管Vds和下管電流(1A/Div.)

（圖15中，電流正方向從下管D極流進，“瞬時直通”前，電流為負(SgD)，表明上管開通時，下管確實處于續(xù)流。）

如下圖所示，死區(qū)時間190nS和120nS時，用帶統(tǒng)計功能的示波器TEKTRONIX754測試大約15分鐘，空載時下管的電壓尖峰如下圖。

圖16 死區(qū)190nS時的下管電壓尖峰

圖17 死區(qū)120nS時的下管電壓尖峰

圖18 死區(qū)120nS時的上管電壓尖峰

從測試結(jié)果看，死區(qū)時間減少到120nS，下管的電壓尖峰會從620V下降到496V，滿足540V的降額。

模塊如果工作在的在ZVS狀態(tài)，死區(qū)時間對模塊的功率管電壓應(yīng)力不會有影響，而如果模塊工作在非ZVS狀態(tài)，功率管和輸出二極管的電壓應(yīng)力以空載時最大，所以如果由于死區(qū)的改變導致功率管的ZVS狀態(tài)發(fā)現(xiàn)變化，同時也需要主要DC/DC輸出二極管的電壓應(yīng)力。