ZHDA146 January   2026 LMG3522R030

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2飞跨电容器开关单元的工作原理
    1. 2.1 三电平飞跨电容器开关单元的开关模式
  6. 3飞跨电容器开关单元的设计注意事项
    1. 3.1 导通和开关损耗
      1. 3.1.1 交流导通损耗
      2. 3.1.2 AC 开关损耗
    2. 3.2 无源元件设计
      1. 3.2.1 升压电感器设计
      2. 3.2.2 直流链路高频率纹波
      3. 3.2.3 飞跨电容器设计
    3. 3.3 布局布线注意事项
    4. 3.4 预充电网络
  7. 4实验结果
    1. 4.1 为 TIDA-010957 的飞跨电容器进行预充电
    2. 4.2 稳态运行情况
  8. 5总结
  9. 6参考资料

三电平飞跨电容器开关单元的开关模式

根据图 2-1 可知,每个相位都实现了四个开关(S1、S2、S3 和 S4)。在此拓扑中,每个 FET 的额定电压均为直流链路电压的一半。虽然可以有各种开关方案来控制该功率级,但应选择更简单的方案以降低复杂性。在此设计中,所有晶体管都以标称频率 fSW 进行开关。需要为每个 FET 定义死区时间、载波和占空比:

  • 开关对 S1 和 S4 以及 S2 和 S3 可互补切换。每个开关单元需要两对死区时间。如果 S1 和 S4 彼此不互补,则存在 CDC 短路的风险,从而在 S2 和 S3 上造成严重的过电流和过电压。如果 S2 和 S3 不互补切换,则存在 CFC 短路的风险,从而在 S1 和 S4 上造成严重的过电流加过电压。
  • S1 和 S4 以及 S2 和 S3 信号彼此之间存在 180 度相移。由于这种相移,开关节点电感器可看到两倍的开关频率,因此所需的电感值更小。
  • 在进行初步近似时,应用于两个 PWM 对的占空比将是相同的。占空比指的是 VSW 和 VDC 之间的比率。

研究了开关单元的三个不同工作点。占空比被定义为 S1 和 S2 的导通时间:

  • 当占空比大于 50% 时,S1 和 S2 处于导通状态的时间比 S3 和 S4 更长。当存在 1000V 直流链路时,输出开关电压在 500V 和 1000V 之间切换。
  • 当占空比低于 50% 时,S3 和 S4 比 S1 和 S2 处于导通状态的时间更长。当存在 1000V 直流链路时,输出开关电压在 0V 和 500V 电平之间切换。
  • 当请求的占空比等于 50% 时,四个开关处于导通状态的时间都将为开关时间的 50%。在初步估计时,输出开关节点电压将固定为 500V。

有关三电平飞跨电容器转换器的开关模式图,请参阅 TIDA-010957 设计指南的第 2.2.1 节。