开关电源死区时间是什么?详解-KIA MOS管
开关电源死区时间定义
在开关电源中,死区时间是指开关管切换时两个管子关闭的时间差。死区时间是为了避免上下管同时打开导致烧管的危险而设置的。死区时间会对开关电源的效率、稳定性和寿命产生影响,因此降低死区时间对提高开关电源的效率和可靠性非常重要。
死区时间(Dead Time)是指在开关管转换过程中,关闭管与开启管之间需要相应一段时间(通常为几纳秒到数微秒不等),以保证两个管之间不会同时导通而导致短路的现象。换句话说,死区时间是指关闭一个管,必须等待一定时间才能开启另一个管。而死区产生的原因主要是开关管不可避免的开关延迟和间隙。
死区时间的影响因素
1.开关管特性
开关管的特性如开关时间、截止时间、导通电阻等,都会影响死区时间的大小。其中,开关时间越大,死区时间越小,截止时间越小,死区时间越大。
2.负载电感
负载电感的大小也会影响死区时间。负载电感越大,死区时间越小,原因是负载电感会抑制电压和电流的上升和下降速度,并储存一定的电能,减少开关转换时交流电压变化的时间。
3.电容
电容的存在也是影响死区时间的因素。当开关管切换时,电容能够提供瞬时的电流,缓冲电流变化的过程,减小死区时间。
4.输入电压
开关电源的输入电压大小也会影响死区时间,因为输入电压的大小不同,电路中的电流和电压变化速度也就不同,进而影响死区时间的大小。
死区时间对开关电源的影响
1.消耗功率
在死区时间内,两个开关管都关闭状态下,此时电源瞬时不提供负载电流,因此产生的功率损耗是开关电源的一个主要问题。
2.滞后现象
死区时间的大小会使开关管导通时出现滞后现象,即开关管的导通时间会受到死区时间的限制,导致开关管不能及时响应控制信号,从而影响整个电源的工作效率。
3.EMC问题
死区时间的存在很容易引起EMC问题。在转换前后阶段,开关管的工作状态不同,可能会产生较大的电磁干扰噪声,从而干扰其他电路的工作。
为什么需要死区时间?
死区时间控制通过控制MOSFET驱动器的导通时间来防止直通电流在开关转换期间流过主功率FET。在低侧FET的栅极驱动电压较低之前,不允许高侧驱动器导通,在功率FET结处的电压(Vdrain)较低之前不允许低侧驱动器导开;TTL兼容DT端子连接到功率FET的结点。
典型的死区时间
如何降低死区时间和提高开关电源的效率
1. 采用较低导通电阻的 MOSFET 作为同步管代替续流二极管;
2. 降低寄生二极管的导通电阻,如增加通电区面积;
3. 恰当设置死区时间,避免上下管同时打开,可调节死区时间的大小以提高开关电源的效率。
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