半橋LLC電路中上管VDS的尖峰

我們發(fā)現(xiàn)，在模塊從空載到短路跳變，短路關機后到短路態(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有關!

圖22 120nS死區(qū)短路關機到穩(wěn)態(tài)短路時波形1

(其中Ids1的方向為S到D為正，10A/V，上管出現(xiàn)電壓尖峰時，在上管DS確實存在一個從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)電壓尖峰的點總時發(fā)生在諧振電感電流過零附近上管關斷時， 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時刻下管開始關斷，到t2時刻上管導通，此時諧振電流完全換流到上管，如圖2中Ids1所示，電流方向為S到D，上管處在二極管續(xù)流階段，t3時刻上管開始關斷，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。與正常的上管關斷波形比較，差別就是上管關斷時，上管剛剛從二極管續(xù)流階段結束，上管的電流接近零.

根據(jù)測試的經(jīng)驗，20N60C3的反向二極管的反向恢復時間在200～300nS，這樣看當上管t3開始關斷時，二極管的反向恢復可能還沒有完成，這樣反向恢復電流和關斷時DS的充電電流就會疊加，從而導致DS有大的電流尖峰和電壓尖峰。

其次，采用反向恢復特性更好的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特性對關斷電壓尖峰有改善。

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實驗來驗證。

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：

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入非ZVS狀態(tài)，從而導致在功率驅(qū)動上產(chǎn)生一定的干擾信號，需要特別關注。