ZHCU677C June   2019  – July 2022

 

  1.   说明
  2.   资源
  3.   特性
  4.   应用
  5.   5
  6. 1系统说明
    1. 1.1 关键系统规格
  7. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 重点产品
      1. 2.2.1  UCC21530
      2. 2.2.2  AMC1311
      3. 2.2.3  AMC3302
      4. 2.2.4  AMC3306M05
      5. 2.2.5  LM76003
      6. 2.2.6  LMZ31707
      7. 2.2.7  OPA320
      8. 2.2.8  ISO7721
      9. 2.2.9  SN6501
      10. 2.2.10 SN6505B
      11. 2.2.11 TMP235
      12. 2.2.12 LMT87
      13. 2.2.13 TL431
      14. 2.2.14 LMV762
      15. 2.2.15 TMS320F280049 C2000 MCU
      16. 2.2.16 TMDSCNCD280049C
    3. 2.3 系统设计原理
      1. 2.3.1 具有电源系统的双有源电桥模拟
      2. 2.3.2 双有源电桥 - 开关序列
      3. 2.3.3 双有源电桥 - 零电压开关 (ZVS)
      4. 2.3.4 双有源电桥 - 设计注意事项
        1. 2.3.4.1 漏电感器
        2. 2.3.4.2 电感对电流的影响
        3. 2.3.4.3 移相
        4. 2.3.4.4 电容器选型
        5. 2.3.4.5 软开关范围
        6. 2.3.4.6 开关频率
        7. 2.3.4.7 变压器选型
        8. 2.3.4.8 SiC MOSFET 选型
      5. 2.3.5 损耗分析
        1. 2.3.5.1 设计方程式
        2. 2.3.5.2 SiC MOSFET 和二极管损耗
        3. 2.3.5.3 变压器损耗
        4. 2.3.5.4 电感器损耗
        5. 2.3.5.5 栅极驱动器损耗
        6. 2.3.5.6 效率
        7. 2.3.5.7 散热注意事项
  8. 3电路说明
    1. 3.1 功率级
    2. 3.2 直流电压检测
      1. 3.2.1 初级侧直流电压检测
      2. 3.2.2 次级侧直流电压检测
    3. 3.3 电流检测
    4. 3.4 功率结构
      1. 3.4.1 辅助电源
      2. 3.4.2 检测电路的隔离式电源
    5. 3.5 栅极驱动器
      1. 3.5.1 栅极驱动器电路
      2. 3.5.2 栅极驱动器偏置电源
      3. 3.5.3 栅极驱动器分立式电路 - 短路检测和两级关断
  9. 4硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 4.1 所需的硬件和软件
      1. 4.1.1 硬件
      2. 4.1.2 软件
        1. 4.1.2.1 软件入门
        2. 4.1.2.2 引脚配置
        3. 4.1.2.3 PWM 配置
        4. 4.1.2.4 高分辨率相移配置
        5. 4.1.2.5 ADC 配置
        6. 4.1.2.6 ISR 结构
    2. 4.2 测试设置
    3. 4.3 PowerSUITE GUI
    4. 4.4 实验
      1. 4.4.1 实验 1
      2. 4.4.2 实验 2
      3. 4.4.3 实验 3
      4. 4.4.4 实验 4
      5. 4.4.5 实验 5
    5. 4.5 测试结果
      1. 4.5.1 开环性能
      2. 4.5.2 闭环性能
  10. 5设计文件
    1. 5.1 原理图
    2. 5.2 物料清单
    3. 5.3 PCB 布局建议
      1. 5.3.1 布局图
    4. 5.4 Altium 项目
    5. 5.5 Gerber 文件
    6. 5.6 装配图
  11. 6相关文档
    1. 6.1 商标
  12. 7术语
  13. 8作者简介
  14. 9修订历史记录

2.3.3 双有源电桥 - 零电压开关 (ZVS)

从间隔一切换到间隔二的过程中存在一个较小的死区时间，在此期间，电感器存储的能量对 MOSFET 的输出电容放电，并在导通之前将该电容上的电压保持为接近零。MOSFET 上的电压在导通时接近零这一现象称为零电压开关 (ZVS)。这是该拓扑的一项主要优势，由于其中一个电桥中存在自然的滞后电流，电感存储的能量会导致滞后电桥的所有开关和超前电桥的部分开关出现零电压开关现象。这取决于可用于对 MOSFET 的输出电容 (EC = 0.5CV2) 进行充电和放电的存储电感能量 (EL = 0.5LI2)。

从间隔一切换到间隔二时，初级侧开关 Q1 和 Q5 继续保持导通，而次级侧开关 Q6 和 Q7 关断，且开关 Q5 和 Q8 导通。最初，当 Q6 和 Q7 导通时，其上的电压为零，而 Q5 和 Q8 阻止了整个次级电压。在死区时间期间，当次级侧的所有开关都关断时，电感器存储的能量使电流循环，从而将 MOSFET Q5 和 Q8 上的电容器放电至零，并将 MOSFET Q6 和 Q7 上的电容器充电至完整的次级电压。电流换向如图 2-11 所示。

GUID-2CBB9DD1-5F1E-4D12-9FBA-215E42EEDAA0-low.gif图 2-11 次级侧的 ZVS 切换 - 电容器

一旦电容器充电和放电，电流必须继续流动。电流将流过二极管 D5 和 D8，从而将 MOSFET Q5 和 Q8 上的电压钳位至零，如图 2-12 所示。在下个间隔期间，MOSFET Q5 和 Q8 在零电压条件下导通，从而完全减少导通损耗。靠近二极管的箭头表示二极管导通，而 MOSFET 关断。

GUID-E31EB112-A6C7-455C-BC51-0A4B37ABC589-low.gif图 2-12 次级侧的 ZVS 切换 - 二极管

同样，从间隔 2 切换到间隔 3 期间，初级侧的开关上会出现零电压开关现象，下一节中将对此进行说明。从间隔二切换到间隔三时，次级侧开关 Q5 和 Q8 继续保持导通，而初级侧 Q1 和 Q4 关断，而 Q2 和 Q3 导通。最初，当 Q1 和 Q4 导通时，其上的电压为零，而 Q2 和 Q3 阻止了整个次级电压。在死区时间期间，当初级侧的所有开关都关断时，电感器存储的能量使电流循环，从而将 MOSFET Q2 和 Q3 上的电容器放电至零，并将 MOSFET Q1 和 Q4 上的电容器充电至完整的初级电压。电流换向如图 2-13 所示。

GUID-AC01100B-2BAE-40C8-882D-0FD3F986F280-low.gif图 2-13 初级侧的 ZVS 切换 - 电容器

一旦电容器充电和放电，电流必须继续流动。电流将流过二极管 D2 和 D3，从而将 MOSFET Q2 和 Q3 上的电压钳位至零，如图 2-14 所示。在下个间隔期间，MOSFET Q2 和 Q3 在零电压条件下导通，从而完全减少导通损耗。靠近二极管的箭头表示二极管导通，而 MOSFET 关断。

GUID-C7750ED3-E2D3-43DB-A9FF-0CA7234073BC-low.gif图 2-14 初级侧的 ZVS 切换 - 二极管