零電壓開(kāi)關(guān) (ZVS) 轉(zhuǎn)換器廣泛用于提高電源轉(zhuǎn)換器的效率。然而，在 LLC 和三角電流模式 (TCM) 圖騰柱 PFC 等軟開(kāi)關(guān)拓?fù)渲?，根?jù)負(fù)載條件、電感器、磁性參數(shù)和控制技術(shù)，器件可能會(huì)丟失 ZVS，因而影響系統(tǒng)效率。為了確保 ZVS，需要某些設(shè)計(jì)裕度或額外的電路，這會(huì)犧牲轉(zhuǎn)換器性能并增加元件。

為了簡(jiǎn)化軟開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，LMG3656R070 子件集成了一個(gè)零電壓檢測(cè) (ZVD) 電路，該電路可提供數(shù)字反饋信號(hào)，以指示器件在電流開(kāi)關(guān)周期中是否實(shí)現(xiàn) ZVS。電路圖如 圖 8-4 中所示。當(dāng) IN 引腳信號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，邏輯電路會(huì)檢查器件 V_ds 是否已達(dá)到 0V 以下，以確定器件在此開(kāi)關(guān)周期中是否實(shí)現(xiàn)了零電壓開(kāi)關(guān)。一旦識(shí)別了 ZVS，在 T_{DL_ZVD} 的延遲時(shí)間之后，將從 ZVD 引腳發(fā)出一個(gè)寬度為 T_{WD_ZVD} 的脈沖輸出，如 圖 7-3 中所示。請(qǐng)注意，為了讓器件檢測(cè)零電壓開(kāi)關(guān)，需要特定的第三象限導(dǎo)通時(shí)間，而 T_{3rd_ZVD} 是柵極驅(qū)動(dòng)器強(qiáng)度的函數(shù)，。

圖 8-4 零電壓檢測(cè)電路的電路圖方框圖

圖 8-5 中顯示了與連續(xù)導(dǎo)通模式降壓轉(zhuǎn)換器相對(duì)應(yīng)的 ZVD 輸出時(shí)序，目的是演示 ZVD 功能在硬開(kāi)關(guān)和軟開(kāi)關(guān)條件下的工作方式。流出開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載電流定義為正。在 CCM 降壓操作中，高側(cè)是硬開(kāi)關(guān)器件，而低側(cè)器件可通過(guò)適當(dāng)?shù)乃绤^(qū)時(shí)間設(shè)置實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)。在低側(cè) GaN IN 引腳上升的第一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓 V_DS 已降至零以下，并且使保持第三象限導(dǎo)通的時(shí)間為 T₁。由于此第三象限導(dǎo)通時(shí)間 T₁ 大于電氣特性表中指定的檢測(cè)時(shí)間 T_{3rd_ZVD}，因此識(shí)別到零電壓開(kāi)關(guān)，ZVD 引腳輸出脈沖信號(hào)以指示這一點(diǎn)，ZVD 脈沖的脈沖寬度也在電氣特性表中定義為 T_WD。在第二個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，器件提前導(dǎo)通，第三象限導(dǎo)通時(shí)間 T₂ 小于 T_{3rd_ZVD}。在這種情況下，盡管器件實(shí)現(xiàn)了 ZVS，但 ZVD 信號(hào)仍保持低電平。在第三個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，IN 引腳信號(hào)更加提前，器件處于部分硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)。因此，在這種情況下，ZVD 輸出保持低電平。請(qǐng)注意，高側(cè) ZVD 輸出在此 CCM 降壓操作中保持低電平，因?yàn)樗冀K有硬開(kāi)關(guān)功能。

圖 8-5 CCM 降壓轉(zhuǎn)換器中的 ZVD 功能

ZVD 功能可以簡(jiǎn)化軟開(kāi)關(guān)拓?fù)渲械目刂?，舉例來(lái)說(shuō)，TCM 圖騰柱 PFC 中的 ZVD 波形如 圖 8-6 所示。在該圖中，正周期可視為 V_IN > 0.5 V_OUT，流入開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載電流定義為正。在第一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，負(fù)載電流會(huì)產(chǎn)生足夠的負(fù)電流，低側(cè)器件會(huì)在超過(guò) T_{3rd_DET} 的第三象限導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn) ZVS。因此，ZVD 輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，并提供返回的 ZVS 信息。在接下來(lái)的兩個(gè)開(kāi)關(guān)周期中 ZVD 脈沖缺失，因?yàn)榈诙€(gè)周期中的第三象限導(dǎo)通時(shí)間變短，并且器件在第三個(gè)周期中實(shí)際上會(huì)丟失 ZVS。

圖 8-6 TCM TP PFC 轉(zhuǎn)換器中的 ZVD 功能