開(kāi)關(guān)電源死區(qū)時(shí)間是什么？詳解-KIA MOS管

開(kāi)關(guān)電源死區(qū)時(shí)間定義

在開(kāi)關(guān)電源中，死區(qū)時(shí)間是指開(kāi)關(guān)管切換時(shí)兩個(gè)管子關(guān)閉的時(shí)間差。死區(qū)時(shí)間是為了避免上下管同時(shí)打開(kāi)導(dǎo)致燒管的危險(xiǎn)而設(shè)置的。死區(qū)時(shí)間會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)電源的效率、穩(wěn)定性和壽命產(chǎn)生影響，因此降低死區(qū)時(shí)間對(duì)提高開(kāi)關(guān)電源的效率和可靠性非常重要。

死區(qū)時(shí)間（Dead Time）是指在開(kāi)關(guān)管轉(zhuǎn)換過(guò)程中，關(guān)閉管與開(kāi)啟管之間需要相應(yīng)一段時(shí)間（通常為幾納秒到數(shù)微秒不等），以保證兩個(gè)管之間不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通而導(dǎo)致短路的現(xiàn)象。換句話(huà)說(shuō)，死區(qū)時(shí)間是指關(guān)閉一個(gè)管，必須等待一定時(shí)間才能開(kāi)啟另一個(gè)管。而死區(qū)產(chǎn)生的原因主要是開(kāi)關(guān)管不可避免的開(kāi)關(guān)延遲和間隙。

死區(qū)時(shí)間的影響因素

1.開(kāi)關(guān)管特性

開(kāi)關(guān)管的特性如開(kāi)關(guān)時(shí)間、截止時(shí)間、導(dǎo)通電阻等，都會(huì)影響死區(qū)時(shí)間的大小。其中，開(kāi)關(guān)時(shí)間越大，死區(qū)時(shí)間越小，截止時(shí)間越小，死區(qū)時(shí)間越大。

2.負(fù)載電感

負(fù)載電感的大小也會(huì)影響死區(qū)時(shí)間。負(fù)載電感越大，死區(qū)時(shí)間越小，原因是負(fù)載電感會(huì)抑制電壓和電流的上升和下降速度，并儲(chǔ)存一定的電能，減少開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)交流電壓變化的時(shí)間。

3.電容

電容的存在也是影響死區(qū)時(shí)間的因素。當(dāng)開(kāi)關(guān)管切換時(shí)，電容能夠提供瞬時(shí)的電流，緩沖電流變化的過(guò)程，減小死區(qū)時(shí)間。

4.輸入電壓

開(kāi)關(guān)電源的輸入電壓大小也會(huì)影響死區(qū)時(shí)間，因?yàn)檩斎腚妷旱拇笮〔煌?，電路中的電流和電壓變化速度也就不同，進(jìn)而影響死區(qū)時(shí)間的大小。

死區(qū)時(shí)間對(duì)開(kāi)關(guān)電源的影響

1.消耗功率

在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)管都關(guān)閉狀態(tài)下，此時(shí)電源瞬時(shí)不提供負(fù)載電流，因此產(chǎn)生的功率損耗是開(kāi)關(guān)電源的一個(gè)主要問(wèn)題。

2.滯后現(xiàn)象

死區(qū)時(shí)間的大小會(huì)使開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，即開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間會(huì)受到死區(qū)時(shí)間的限制，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管不能及時(shí)響應(yīng)控制信號(hào)，從而影響整個(gè)電源的工作效率。

3.EMC問(wèn)題

死區(qū)時(shí)間的存在很容易引起EMC問(wèn)題。在轉(zhuǎn)換前后階段，開(kāi)關(guān)管的工作狀態(tài)不同，可能會(huì)產(chǎn)生較大的電磁干擾噪聲，從而干擾其他電路的工作。

為什么需要死區(qū)時(shí)間？

死區(qū)時(shí)間控制通過(guò)控制MOSFET驅(qū)動(dòng)器的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)防止直通電流在開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換期間流過(guò)主功率FET。在低側(cè)FET的柵極驅(qū)動(dòng)電壓較低之前，不允許高側(cè)驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通，在功率FET結(jié)處的電壓（Vdrain）較低之前不允許低側(cè)驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)開(kāi)；TTL兼容DT端子連接到功率FET的結(jié)點(diǎn)。

典型的死區(qū)時(shí)間

如何降低死區(qū)時(shí)間和提高開(kāi)關(guān)電源的效率

1. 采用較低導(dǎo)通電阻的 MOSFET 作為同步管代替續(xù)流二極管；

2. 降低寄生二極管的導(dǎo)通電阻，如增加通電區(qū)面積；

3. 恰當(dāng)設(shè)置死區(qū)時(shí)間，避免上下管同時(shí)打開(kāi)，可調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間的大小以提高開(kāi)關(guān)電源的效率。

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