【经验】屹晶微电子推出的逆变器EG8010死区时间的选择经验
屹晶微电子推出的EG8010是一款数字化的、功能完善的、自带死区时间控制的纯正弦波逆变器芯片,可以采用DC-DC-AC两级功率变换架构或DC-AC单级工频变压器升压变换架构。通过外接的12MHz晶体振荡器,能实现高精度、低失真和低谐波参量的50Hz或60Hz纯正弦波逆变。该芯片采用先进的CMOS工艺,内部集成SPWM正弦发生器、死区时间控制电路、幅度因子乘法器、软启动电路、保护电路、RS232串行通讯接口和128×32串行液晶驱动模块等功能。
逆变电路采用全桥拓扑,参考电路如图一所示。
图一:DC-AC变换架构参考电路
客户在300W车载逆变器项目中,采用EG8010逆变器搭配EG2113D栅极驱动的方案,基于DC-AC单级工频变压器升压变换架构,想实现12V直流输入,220V 50Hz交流输出,为车载后装电器供电。在芯片评估过程中,客户发现该芯片共有四种死区时间,分别是:300ns、500ns、1μs和1.5μs,可以通过DT1和DT0引脚进行配置,客户想选择合适的死区时间,进行测试。
图二:死区时间的配置
由于MOSFET和IGBT等功率管结电容的存在,它们的开通与关断都存在延迟,为了避免上下管同时导通造成短路,需要给驱动信号增加死区时间,保证一个管完全关断后,另一个管开通,从而保障电路安全平稳运行。但是,如果设置的死区时间过短,也会造成上下管同时导通,而死区时间过长,又会造成输出波形失真,损耗增大,因此,选择一个合适的死区时间就尤为重要。
死区时间的选择与MOSFET和IGBT等功率管的开通、关断延迟时间有关。以图一中所采用的NMOS——IRF3205为例,它的开关时间参数如下:
图三:IR3205开关时间
结合MOS的开关时间参数,根据公式,可以计算出合适的死区时间,相关公式如下:
Td=[Td_mos(on)-Td_mos(off)]×1.2
通过上式,可以知道,决定死区时间选择的主要因素来自于开关管,通常高压MOS的开关延迟时间长于低压MOS,而MOS的反应速度也要快于IGBT。此外,还有考虑上升和下降时间,驱动芯片的最大和最小传输延迟时间也会对死区时间造成影响,一般来说,光耦驱动的传输延迟时间较大。
因此,如果客户采用DC-AC单级工频变压器升压变换架构,并采用低压、大电流的MOS,则死区时间可以选择较小的值;如果采用DC-DC-AC两级功率变换架构,并采用高压的MOS,则死区时间应该适当延长。
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