半桥LLC电路中MOS管空载电压尖峰的改善

半桥电路在空载和轻载下采用不对称发波方式，空载时，上管的占空比很小，甚至为0（下管和其互补），这样LLC电路的下面的谐振电容电压很低，导致下面的功率管导通时，流过谐振电感的电流不能反向，如图15所示，在下管关断后下管体二极管续流时，开通了上管，导致“瞬时直通”，直通电流被二极管强迫恢复关断，在线路寄生电感上造成压降，叠加在处于关断态的下管。图中的圆圈2，表明反向恢复态也存在直通可能，但电压尖峰主要是圆圈1产生的。

“瞬时直通”主要的原因是功率管漏源电容瞬时充放电，反向二极管的反向恢复，减少功率管电压尖峰可以采用漏源电容更小和恢复特性更好的功率管，可以在体二极管硬关断时，更快消除直通电流，减少电压尖峰。另一方面，如果减少上下管的导通死区时间，让下管关断后，二极管没有完全导通时就开通上管，减少反向恢复电流（电流通过功率管本体然后功率管关断比电流流过反向二极管后关断的反向恢复电流要小），也可以到达降低电压尖峰的目的。

图15 空载上下管Vds和下管电流(1A/Div.)

（图15中，电流正方向从下管D极流进，“瞬时直通”前，电流为负(SgD)，表明上管开通时，下管确实处于续流。）

如下图所示，死区时间190nS和120nS时，用带统计功能的示波器TEKTRONIX754测试大约15分钟，空载时下管的电压尖峰如下图。

图16 死区190nS时的下管电压尖峰

图17 死区120nS时的下管电压尖峰

图18 死区120nS时的上管电压尖峰

从测试结果看，死区时间减少到120nS，下管的电压尖峰会从620V下降到496V，满足540V的降额。

模块如果工作在的在ZVS状态，死区时间对模块的功率管电压应力不会有影响，而如果模块工作在非ZVS状态，功率管和输出二极管的电压应力以空载时最大，所以如果由于死区的改变导致功率管的ZVS状态发现变化，同时也需要主要DC/DC输出二极管的电压应力。