ZHCAG92 September 2026 LMG3526R030
软开关技术虽然能大大避免硬开关所带来的交叠开关损耗,但由于MOSFET反向导通压降的存在,会在死区时间内引入一定的反向导通损耗。以LLC为例,原边ZVS死区时间内的损耗原理如 图 1-2 所示:
图 1-2 LLC原边死区时间损耗在t1时刻A桥臂(Qp1,3)开关管关闭,环路剩余电流流经开关管Coss,Vds电压进入换向状态。t2时刻所有开关管Vds完成换向,Coss电压被钳位,但由于B桥臂(Qp2,4)上未开通,因此环路剩余电流经体二极管继续流动,直到t3时刻B桥臂开通为止。因此在t2-t3区间内,会产生因体二极管导通所带来的损耗。这一损耗可以通过公式2 估算:
其中 VD 为MOSFET体二极管压降, ILr 为串联谐振电感电流, TD 为死区时间, TT 为公 式(1) 中计算的转换时间,fSW 为开关频率。在LLC拓扑中,死区时间内的 ILr 可以通过开关频率和励磁电感值计算。
LLC副边ZCS死区时间内的损耗原理如 图 1-3 所示:
图 1-3 LLC副边死区时间损耗(重载)图 1-3 中的示例采用电流控制的副边同步整流策略。在t1时刻,同步整流A桥臂(Qs1,3)电流下降至同步整流阈值It以下,因此A桥臂关断。t2是真正的B桥臂电流过零点。在t1-t3区间内,副边开关管Coss为A桥臂提供了低阻抗泄流路径,因此在这一时间内所有开关管Vds发生换向,直到t3时刻开关管电压被钳位,B桥臂(Qs2,4)电流由经过B桥臂体二极管回流。t3至t4时间段内,副边会产生第三象限死区时间损耗,可以通过公 式3 估算:
其中 ITR 为副边电流,该电流大小与负载相关,TT 为副边Coss换向所需的转换时间。为简化计算,公 式3 忽略了t1-t2时间段的影响。此外需要注意的是,在DCM模式下,B桥臂电流过零点t2会非常接近t3,此时的损耗可以通过公式4 近似估算:
在相同的死区时间和开关频率条件下,LLC的原边死区时间损耗与负载大小无关,副边死区时间损耗一般随负载变大而增加。因此在轻载条件下,原边死区时间损耗会成为不可忽略的因素。