零電壓開關(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 等軟開關(guān)拓?fù)渲校鶕?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關(guān)周期中是否實(shí)現(xiàn) ZVS。電路圖如零電壓檢測(cè)電路的電路圖方框圖。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 -1V 以下，以便確定器件是否在該開關(guān)周期中實(shí)現(xiàn)了零電壓開關(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 ZVD 時(shí)序規(guī)格所示。請(qǐng)注意，為了讓器件檢測(cè)零電壓開關(guān)，需要特定的第三象限導(dǎo)通時(shí)間，并且 T_{3rd_ZVD} 是柵極驅(qū)動(dòng)器強(qiáng)度的函數(shù)， 所示。

圖 7-4 零電壓檢測(cè)電路的電路圖方框圖

CCM 降壓轉(zhuǎn)換器中的 ZVD 功能顯示了與連續(xù)導(dǎo)通模式降壓轉(zhuǎn)換器相對(duì)應(yīng)的 ZVD 引腳波形。這些波形示出了 ZVD 功能在硬開關(guān)和軟開關(guān)條件下的工作方式。對(duì)于 I_L，CCM 降壓轉(zhuǎn)換器中 ZVD 函數(shù)波形中從開關(guān)節(jié)點(diǎn)流出的負(fù)載電流為正。在 CCM 降壓操作中，高側(cè)器件是硬開關(guān)器件，而低側(cè)器件可通過適當(dāng)?shù)乃绤^(qū)時(shí)間設(shè)置實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)。在低側(cè)器件 IN 引腳上升的第一個(gè)開關(guān)周期中，開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓 V_DS 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 大于電氣特性中指定的檢測(cè)時(shí)間 T_{3rd_ZVD}，因此識(shí)別到零電壓轉(zhuǎn)換，ZVD 引腳輸出脈沖信號(hào)。ZVD 脈沖的脈沖寬度在電氣特性表中也被定義成 T_WD。在第二個(gè)開關(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}。由于 T₂ 小于 T_{3rd_ZVD}，即使器件實(shí)現(xiàn) ZVS，ZVD 信號(hào)也保持低電平。在第三個(gè)開關(guān)周期中，IN 引腳信號(hào)更加提前，器件處于部分硬開關(guān)狀態(tài)。因此，當(dāng)未實(shí)現(xiàn) ZVS 轉(zhuǎn)換時(shí)，ZVD 輸出保持低電平。請(qǐng)注意，在這種CCM降壓操作中，高側(cè)ZVD輸出保持較低水平，因?yàn)楦邆?cè)器件總是硬開關(guān)導(dǎo)通。

圖 7-5 CCM 降壓轉(zhuǎn)換器中的 ZVD 功能

ZVD 功能有利于在軟開關(guān)拓?fù)渲羞M(jìn)行控制。TCM TP PFC 轉(zhuǎn)換器中的 ZVD 功能舉例說明了 TCM 圖騰柱 PFC 中 ZVD 波形的簡(jiǎn)化過程。此圖示出了 V_IN 大于 V _OUT 一半的正半線路周期。對(duì)于 I_L，TCM TP PFC 轉(zhuǎn)換器中 ZVD 函數(shù)波形中進(jìn)入開關(guān)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載電流定義為正。在第一個(gè)開關(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 T_{3rd_DET} 的第三象限導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn) ZVS。因此，ZVD 引腳會(huì)輸出脈沖信號(hào)。在接下來的兩個(gè)開關(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)間縮短，并且器件在第三個(gè)周期中會(huì)丟失 ZVS。

圖 7-6 TCM TP PFC 轉(zhuǎn)換器中的 ZVD 功能