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            PFC電路:死區(qū)時間理想值的考量

            作者: 時間:2023-06-19 來源:羅姆 收藏

            由于該電路是進行同步整流工作的電路,所以我們通過仿真來探討高邊(HS)和低邊(LS)SiC MOSFET SCT2450KE的死區(qū)時間理想值,即不直通的最短時間。死區(qū)時間可以通過仿真工具的PWM控制器參數(shù)TD1(HS)和TD2(LS)來分別設置。

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/202306/447783.htm

            關鍵要點

            ?橋式電路中的死區(qū)時間設置與損耗和安全性有關,因此需要充分確認。

            ?死區(qū)時間的理想值是不直通的最短時間。

            ?由于開關器件的開關速度會受溫度和批次變化等因素影響而發(fā)生波動,因此在設計過程中,除了最短時間外,還應留有余量。

            在本文中,我們將探討如何估算橋式電路中理想的死區(qū)時間。

            電路示例

            電路以Power Device Solution Circuit/AC-DC 的一覽表中的仿真電路“A-6. CCM Synchro Vin=200V Iin=2.5A”為例(參考圖1)。關于更詳細的電路圖,還可以通過這里查看。

            由于該電路是進行同步整流工作的電路,所以我們通過仿真來探討高邊(HS)和低邊(LS)SiC MOSFET SCT2450KE的死區(qū)時間理想值,即不直通的最短時間。死區(qū)時間可以通過仿真工具的PWM控制器參數(shù)TD1(HS)和TD2(LS)來分別設置。

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            圖1:仿真電路“A-6. PFC CCM Synchro Vin=200V Iin=2.5A”

            死區(qū)時間內(nèi)的損耗

            圖2表示死區(qū)時間內(nèi)的電流流動情況。在橋式結(jié)構(gòu)的電路中,要防止直通電流,就需要確保足夠的死區(qū)時間長度,但如果將死區(qū)時間設置得過長,會導致?lián)p耗增加。這是因為在死區(qū)時間內(nèi),SiC MOSFET處于OFF狀態(tài),因此電流會流過體二極管。通常,體二極管的導通損耗比較大,其導通時間越長,損耗越大。

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            圖2:死區(qū)時間內(nèi)的電流流動情況

            死區(qū)時間和功率因數(shù)

            圖3表示死區(qū)時間長度與電感電流IL之間的關系。如果死區(qū)時間過長,低電壓區(qū)域可能會變?yōu)閿嗬m(xù)工作狀態(tài),電感電流波形可能會失真,功率因數(shù)可能會惡化。因此,從功率因數(shù)的角度來看,將死區(qū)時間設置得過長并非好事。

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            圖3:死區(qū)時間長度與電感電流IL的關系

            探討理想的死區(qū)時間

            圖4表示使死區(qū)時間變化時SiC MOSFET的損耗仿真結(jié)果。

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            圖4:表示使死區(qū)時間變化時SiC MOSFET的損耗仿真結(jié)果

            從圖中可以看出,當死區(qū)時間在50ns以下時,損耗會因流過直通電流而急劇增加。反之,當延長死區(qū)時間時,HS SiC MOSFET的體二極管的導通時間會變長,因此在這種條件下?lián)p耗也會增加。SiC MOSFET的損耗最小時,正是死區(qū)時間最短(沒有直通電流)時,在本例中為100ns時。但是,由于開關速度會隨溫度和批次差異等因素而波動,因此通常需要留100ns左右的余量。也就是說,在這種情況下,200ns是理想的死區(qū)時間。



            關鍵詞: 羅姆 PFC

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