ZHCST00A September 2023 – May 2024 LMG3522R050 , LMG3526R050
PRODUCTION DATA
7.3.11 零電壓檢測 (ZVD)
零電壓開關 (ZVS) 轉換器廣泛用于提高電源轉換器的效率。然而，在 LLC 和三角電流模式 (TCM) 圖騰柱 PFC 等軟開關拓撲中，根據負載條件、電感器、磁性參數和控制技術，器件可能會丟失 ZVS，因而影響系統效率。為了確保 ZVS，需要某些設計裕度或額外的電路，這會犧牲轉換器性能并增加元件。
為了簡化軟開關轉換器的系統設計，LMG3526R030 子件集成了一個零電壓檢測 (ZVD) 電路，該電路能夠提供指示器件在電流開關周期中是否實現 ZVS 的數字反饋信號。電路圖如 圖 7-7 所示。當輸入引腳信號變為高電平時，邏輯電路會檢查器件 VDS 是否已達到 0V 以下，以便確定器件是否在該開關周期中實現了零電壓開關。一旦識別了 ZVS，在 TDL_ZVD 的延遲時間之后，將從 ZVD 引腳發出一個寬度為 TWD_ZVD 的脈沖輸出，如 圖 6-3 所示。請注意，為了讓器件檢測零電壓開關，需要特定的第三象限導通時間，并且 T3rd_ZVD 是柵極驅動器強度的函數，如 圖 5-12 所示。
圖 7-7 零電壓檢測電路的電路圖方框圖圖 7-8 顯示了與連續導通模式降壓轉換器相對應的 ZVD 輸出時序，目的是演示 ZVD 功能在硬開關與軟開關條件下的工作方式。流出開關節點的負載電流定義為正。在 CCM 降壓操作中，高側是硬開關器件，而低側器件可通過適當的死區時間設置實現零電壓開關。在低側 GaN IN 引腳上升的第一個開關周期中，開關節點電壓 VDS 已降至零以下，并且使保持第三象限導通的時間為 T1。由于此第三象限導通時間 T1 大于電氣特性表中指定的檢測時間 T3rd_ZVD，因此識別到零電壓開關，ZVD 引腳輸出脈沖信號以指示這一點，ZVD 脈沖的脈沖寬度也在電氣特性表中定義為 TWD。在第二個開關周期中，器件提前導通，第三象限導通時間 T2 小于 T3rd_ZVD。在這種情況下，盡管器件實現了 ZVS，但 ZVD 信號仍保持低電平。在第三個開關周期中，IN 引腳信號更加提前，器件處于部分硬開關狀態。因此，在這種情況下，ZVD 輸出保持低電平。請注意，高側 ZVD 輸出在此 CCM 降壓操作中保持低電平，因為它始終有硬開關功能。
圖 7-8 CCM 降壓轉換器中的 ZVD 功能ZVD 功能可以簡化軟開關拓撲中的控制，舉例來說，TCM 圖騰柱 PFC 中的 ZVD 波形如 圖 7-9 所示。在該圖中，正周期可視為 VIN > 0.5 VOUT，流入開關節點的負載電流定義為正。在第一個開關周期中，負載電流會產生足夠的負電流，低側器件會在超過 T3rd_DET 的第三象限導通時間內實現 ZVS。因此，ZVD 輸出一個脈沖信號，并提供返回的 ZVS 信息。在接下來的兩個開關周期中 ZVD 脈沖缺失，因為第二個周期中的第三象限導通時間變短，并且器件在第三個周期中實際上會丟失 ZVS。
圖 7-9 TCM TP PFC 轉換器中的 ZVD 功能