PFC电路：死区时间理想值的考量

PFC电路：死区时间理想值的考量

在本文中，我们将探讨如何估算桥式电路中理想的死区时间。

电路示例

电路以Power Device Solution Circuit/AC-DC PFC的一览表中的仿真电路“A-6. PFC CCM Synchro V in =200V I in =2.5A”为例（参考图16）。关于更详细的电路图，还可以通过这里查看。

由于该电路是进行同步整流工作的电路，所以我们通过仿真来探讨高边（HS）和低边（LS）SiC MOSFET SCT2450KE的死区时间理想值，即不直通的最短时间。死区时间可以通过仿真工具的PWM控制器参数TD1(HS)和TD2(LS)来分别设置。

图16：PFC仿真电路“A-6. PFC CCM Synchro V in =200V I in =2.5A”

死区时间内的损耗

图17表示死区时间内的电流流动情况。在桥式结构的电路中，要防止直通电流，就需要确保足够的死区时间长度，但如果将死区时间设置得过长，会导致损耗增加。这是因为在死区时间内，SiC MOSFET处于OFF状态，因此电流会流过体二极管。通常，体二极管的导通损耗比较大，其导通时间越长，损耗越大。

图17：死区时间内的电流流动情况

死区时间和功率因数

图18表示死区时间长度与电感电流IL之间的关系。如果死区时间过长，低电压区域可能会变为断续工作状态，电感电流波形可能会失真，功率因数可能会恶化。因此，从功率因数的角度来看，将死区时间设置得过长并非好事。

图18：死区时间长度与电感电流IL的关系

探讨理想的死区时间

图19表示使死区时间变化时SiC MOSFET的损耗仿真结果。

图19：使死区时间变化时的SiC MOSFET损耗仿真结果

从图中可以看出，当死区时间在50ns以下时，损耗会因流过直通电流而急剧增加。反之，当延长死区时间时，HS SiC MOSFET的体二极管的导通时间会变长，因此在这种条件下损耗也会增加。SiC MOSFET的损耗最小时，正是死区时间最短（没有直通电流）时，在本例中为100ns时。但是，由于开关速度会随温度和批次差异等因素而波动，因此通常需要留100ns左右的余量。也就是说，在这种情况下，200ns是理想的死区时间。