半桥LLC电路中上管VDS的尖峰

我们发现，在模块从空载到短路跳变，短路关机后到短路态的过程中，短路态到空载的过程中上管还是存在电压尖峰，如图32所示，而且这个尖峰无论是120nS还是190nS都存在，尖峰产生的具体原因不明，只能推测和功率管的反向恢复有关!

图22 120nS死区短路关机到稳态短路时波形1

(其中Ids1的方向为S到D为正，10A/V，上管出现电压尖峰时，在上管DS确实存在一个从D到S的电流，峰值为22.4A，Vgs2：20V/格(有10倍衰减))

通过观测发现，在短路跳变的过程中，上管出现电压尖峰的点总时发生在谐振电感电流过零附近上管关断时， 如图1所示(谐振电流的正方向：从上管—谐振电感，上管电流的正方向：从S—D)。t1时刻下管开始关断，到t2时刻上管导通，此时谐振电流完全换流到上管，如图2中Ids1所示，电流方向为S到D，上管处在二极管续流阶段，t3时刻上管开始关断，而此时上管的电流刚过零，上管VDS电压上升，而就在这个过程中，我们看到上管D—S出现一个大电流，这个电流在功率管的引线电感产生的电压尖峰叠加在母线电压上，就形成我们所看到的上管电压尖峰。与正常的上管关断波形比较，差别就是上管关断时，上管刚刚从二极管续流阶段结束，上管的电流接近零.

根据测试的经验，20N60C3的反向二极管的反向恢复时间在200～300nS，这样看当上管t3开始关断时，二极管的反向恢复可能还没有完成，这样反向恢复电流和关断时DS的充电电流就会叠加，从而导致DS有大的电流尖峰和电压尖峰。

其次，采用反向恢复特性更好的20N60CFD也能起到降低电流尖峰的作用，这也引证了上面的分析，为何改善反向二极管的恢复特性对关断电压尖峰有改善。

由于功率管引线电感的存在，功率管本体漏源电压的实际尖峰是小于测试值的，但又无法测到，而且有源探头的加入对功率的测量带来误差，尖峰叠加了部分干扰。所以只有通过计算雪崩能量和反复实验来验证。

图22 上管在短路瞬间的电压和电流波形1 (CH3：10A/1V)

图23 上管在短路瞬间的电压和电流波形2 (CH3：10DB衰减，CH4：10A/V)

总结：

1) 在LLC电路中，死区时间的选择除了要考虑可靠性和满足功率管ZVS导通条件之外，还需要考虑其对效率的影响，特别是在工作频率很高时，此时死区时间的增加对功率管有效导通占空比影响比较明显，要尽量减少死区时间。

2) 减少死区时间可以抑制功率管反向恢复带来的电压尖峰，同时也会对EMC有所改善。

3) 死区时间的减少会使功率在模块轻载时进入非ZVS状态，从而导致在功率驱动上产生一定的干扰信号，需要特别关注。