ZHCAG92 September   2026 LMG3526R030

 

  1.   1
  2.   摘要
  3. 1引言
    1. 1.1 软开关基本原理
    2. 1.2 软开关死区时间损耗
    3. 1.3 GaN应用的挑战
  4. 2基于ZVD的自适应死区时间控制
    1. 2.1 TI GaN ZVD功能
    2. 2.2 LLC原边自适应死区时间控制
    3. 2.3 LLC副边自适应死区时间控制
  5. 3PLECS仿真验证
  6. 4总结
  7. 5参考文献

PLECS仿真验证

通过PLECS仿真验证自适应死区时间控制技术的有效性。仿真拓扑为全桥LLC,额定输入400V,额定输出48V,额定功率3kW。其拓扑架构和关键电路参数如 图 3-1 所示:

 仿真验证电路拓扑图和关键参数 图 3-1 仿真验证电路拓扑图和关键参数

可参考 图 3-2 方案在官方PLECS模型的基础上对LMG3526的ZVD功能进行补充建模。自适应死区时间控制策略的PLECS实现可参考 图 3-3。

 LMG3526 ZVD功能PLECS建模 图 3-2 LMG3526 ZVD功能PLECS建模
 自适应死区时间控制器PLECS建模 图 3-3 自适应死区时间控制器PLECS建模

图 3-4 展示了稳态下的原边波形,Qs1的死区时间已收敛至TT+T3rd_ZVD。放大的波形显示了非ZVD检测管Qs2的开启状态,通过对Qs2的死区时间做补偿,可以消除T3rd_ZVD的影响,此处Qs2的死区时间约等于TT,GaN进入第三象限的时间非常短。

 原边稳态仿真结果 图 3-4 原边稳态仿真结果

图 3-5 和 图 3-6 分别展示了副边在稳态BCM和DCM工况下的波形。与原边情况类似,Qp1的死区时间收敛至TT+T3rd_ZVD。放大的波形显示了非ZVD检测管Qp2的开启状态,补偿后的死区时间约等于TT,第三象限损耗非常小。

 副边BCM稳态仿真结果 图 3-5 副边BCM稳态仿真结果
 副边DCM稳态仿真结果 图 3-6 副边DCM稳态仿真结果

表 3-1 总结了不同工况下的原副边的第三象限导通损耗。当使用基于ZVD的自适应死区时间控制时,原边和副边GaN的第三象限导通损耗都会显著降低。唯一例外的是,在欠谐振重载时,副边DCM峰值电流较大,Rdson压降会短暂超过反向导通电压,导致第三象限导通损耗显著增加。即使是在这种异常情况,自适应死区时间控制也能最大程度地降低第三象限导通损耗。

表 3-1 不同仿真工况下的原副边第三象限导通损耗
Power Side fs = 140kHz Fs = 170kHz
(Resonant)
fs = 200kHz
ZVD-DT 250ns Fix ZVD-DT 250ns Fix ZVD-DT 250ns Fix
P = 3000W Primary 0.08W 1.02W 0.07W 0.95W 0.13W 1.38W
Secondary 9.7W 14.8W 0.03W 3.7W 0.09W 5.03W
P = 1500W Primary 0.09W 1.45W 0.09W 1.21W 0.07W 1.06W
Secondary 0.07W 1.06W 0.03W 0.73W 0.07W 1.84W