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ZVS & ZCS

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一、ZVS   


当器件门极信号时,希望器件两端电压降到零。

器件两端的电压可以看做是端电容电压,端电容是器件储能能力的表征,是通过电容充放电用储能行为推算出来的。


如果按照理想开关来,当器件G给信号,Vds电压很大,电容电压来不及释放,电容会通过导电沟道放电,这部分能量全部损耗,Pcoss=1/2*Coss*V^2。 

方法:
ZVS通过主电路的行为,让电压在器件G给信号前降到零(包括端电容电压),然后再让器件导通,形成ZVS零电压导通。



二、ZCS

用PN结说明MOS的ZCS,PN结给反偏截止,给正偏导通。当PN结导通时,大量载流子已经通过耗尽层到达N区,形成导通态,此时,如果关断电流,大量载流子会回到P区,载流子定向移动会形成电流,造成关断损耗(MOS管电压与载流子电流会形成交叠)。

导电沟道的载流子需要恢复到截止态,这过程时如果器件关闭就会造成损耗。


让主电路行为使器件电流到零后再关闭器件G。




三、举例

当fs>fo时,jwsL>1/(jwsC),电路呈现感性,电流滞后电压,有机会实现ZVS。




1.状态1,当Q1导通,Q2关闭,电流走Q1主通道此时:

a:C1端电压为零,Vsw电压为Vs;

b:C2端电压为2Vs(上端电压Vsw=Vs,下端电压D2=-Vs);

c:D2体二极管反偏;



2.状态2,当Q1门极关闭,Q2关闭。此时:

a:D1由于C1上正下负,D1反偏截止;

b:D2由于C2上正下负,D2在C2电荷未释放完时,反偏截止;

c:由于电感L电流不同突变,通过C2两端电压上正下负,正好为电感L续流;

d:在C2电荷释放过程中,Vsw电压逐渐趋近-Vs,电容C1两端电压为2Vs;

e:当C2电荷释放完,则此时D2导通,电感L电流通过D2续流;


状态2的关键在于,电流是感性电路,电流滞后电压,当电压为零时,电流不为零,能够提供目标器件的负电流(器件的负电流是负载的正电流,Q2的电流放心是由上到下,所以Q2的负电流就是由下到上),在死区时间内,电流如果想走二极管则需要先把C上电荷抽干净,形成ZVS


Q2开通的最佳时间就是C2电荷释放完的瞬间Q2开通,ZVS。



3.Q2完全导通

电感左侧电压Vs右侧电压-Vs,电流从零开始由左向右,通过Q2主通道。此时:

a:C2端电压为零,D2反偏;

b:Vsw=-Vs,C1两端电压为2Vs。


四、总结说明

1.总结通过感性电路特性,电流滞后电压。当电压为零时,电流不为零,利用此时不为零的电流将器件的电容C的电流抽干净,为ZVS创造条件

2.说明由于器件在关闭时,器件承受的电压就等于电容C的电压,利用滞后的电流使C的电压降为零,为ZVS创造条件。