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半橋LLC電路的安全死區選擇

CHANBAEK ? 來源:頭條號艾伊電源 ? 作者:頭條號艾伊電源 ? 2023-03-23 09:35 ? 次閱讀

MOSFET管驅動包括:DSP 發波,與門SN74HC08DR組成的硬件復位電路,驅動芯片IR21814驅動電路幾個部分,對于DSP發出的PWM波其死區是靠程序決定,并且死區誤差可以不計。與門SN74HC08DR的轉換延時如下表。

pYYBAGQbrM-ATmazAABrPy26f1k082.jpg

表1 SN74HC08DR的傳輸延時

所以經過SN74HC08DR后,死區時間為:

pYYBAGQbrNKAP268AAASV0b-0dE481.jpg

其中:

poYBAGQbrNOAeJeUAAAEooZM3l8643.jpg

為DSP設定死區,

pYYBAGQbrNOAfzBzAAAHgpKDGas430.jpg

為上升沿傳輸延時,

poYBAGQbrNSAQtmWAAAHnkm_M5s267.jpg

為下降沿傳輸延時。

VCC = 3.3V,工作溫度-40℃~75℃,所以經過SN74HC08DR后,死區會減少約10~20nS。

所用的IR21814驅動電路如下圖所示:

pYYBAGQbrNWAJQoOAABTSsUIAB8063.jpg

圖1 IR21814驅動電路

我們不考慮電阻電容偏差帶來的延時誤差,所以驅動電路對死區時間的影響主要是IR21814的驅動上升延時和下降延時的偏差,如下圖1所示。

poYBAGQbrNaANBtAAADLKEIv5PI266.jpg

圖1 IR21814驅動延時

pYYBAGQbrNeAMLEXAABXyaBAezM952.jpg

圖2 IR21814驅動延時

如下圖所示,考慮功率管的安全關斷電壓為0~2V,從IR21814一個功率管關斷到另一個開通的標準時間差:

pYYBAGQbrNiAeW5pAAAwn_X7X64197.jpg

最大時間差為:

chaijie_default.png

而其次,功率管還存在開通和關斷延時,如下圖所示。

pYYBAGQbrNuAaw8KAABV190-5lk998.jpg

圖3 SPP20N60C3 驅動延時

所以,功率管驅動開通和關斷延時標準偏差為:

poYBAGQbrNyAfPLXAAAw42kQYcc855.jpg

開通和關斷延時最大偏差:

poYBAGQbrNyAAbm2AAAvY7mZhW0873.jpg

所以如果僅從設計上考慮,功率管的驅動安全死區:

10nS + 95nS + 98nS = 203nS

必須保證大于:60nS + 56.5nS = 115.6nS

以往項目的死區多設置在150~190nS,都比計算的安全死區時間小,根據器件專家反饋,象IR21814和SPP20N60C3這類器件,實際上取到廠家給定最大參數的概率是非常低的。

模塊原來死區時間設置為190nS時,測量到功率管驅動死區時間如下圖所示,以3V為功率管安全關斷電壓時,死區時間大于166nS,如果以0V電壓為絕對安全關斷電壓時,死區時間如圖8所示,有116nS,

poYBAGQbrN2AYfuaAAEqv6Sh7yo181.jpg

圖4 上管導通和下管關斷時死區

pYYBAGQbrN6AS3kCAAEpL_he8hg789.jpg

圖5 上管關斷和下管導通時死區

poYBAGQbrN-Ad4zcAAFP5g24_0A247.jpg

圖6 上管關斷和下管導通時死區

以上是(Vg1為Q120的驅動電壓,Vg2為Q121的驅動電壓)

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