在开关电源领域,深入理解死区时间这一关键概念至关重要,它对电源性能有着深远影响。
一、死区时间概念
开关电源中,死区时间特指开关管切换时两管关闭的时间差。这一设计旨在防止上下管同时导通引发短路,避免烧毁开关管,确保电路安全稳定运行。尽管死区时间的存在是出于保护目的,但其长短会显著影响开关电源的效率、稳定性及寿命,降低死区时间成为提升电源性能的关键路径。
二、死区时间成因
开关管特性 :开关管的开关时间、截止时间、导通电阻等参数与死区时间紧密相关。开关时间越长,死区时间反而越短;截止时间越短,死区时间则越长。
负载电感 :负载电感对电压、电流变化速率有抑制作用,还能储存电能,减少开关转换时交流电压变化时间,其值越大,死区时间越短。
电容因素 :开关管切换时,电容可提供瞬时电流,缓冲电流变化,从而减小死区时间。
输入电压 :输入电压影响电路中电流和电压变化速度,进而作用于死区时间。
三、死区时间影响
功率损耗 :死区时间内两开关管关闭,电源瞬时不供负载电流,产生功率损耗,是开关电源面临的重要问题之一。
滞后现象 :死区时间会导致开关管导通出现滞后,限制导通时间,使开关管响应控制信号延迟,降低电源工作效率。
EMC 问题 :死区时间易引发电磁干扰噪声,干扰其他电路工作,对电源电磁兼容性构成挑战。
四、死区时间必要性
死区时间控制通过调节 MOSFET 驱动器导通时间,防止开关转换期间直通电流流过主功率 FET。确保低侧 FET 栅极驱动电压足够低后,高侧驱动器才可导通;在功率 FET 结处电压(Vdrain)足够低前,不允许低侧驱动器导开,TTL 兼容 DT 端子连接到功率 FET 结点,以保障电路稳定运行。


五、优化策略
选用低导通电阻 MOSFET 作为同步管替代续流二极管,可降低导通损耗,缩短死区时间。
通过增加通电区面积等手段,降低寄生二极管导通电阻,减少其对死区时间的影响。
合理设置死区时间,在防止上下管同时导通的前提下,调节死区时间大小以提升开关电源效率,找到性能与安全的平衡点。
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