开关电源为什么会有死区时间？开关电源死区时间及其影响因素分析

工程师邓生 2023-10-24 5308

电子说

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开关电源为什么会有死区时间？开关电源死区时间及其影响因素分析

一、开关电源概述

开关电源作为一种高效、可靠的电源形式，已成为现代各种电子设备的重要部分。其中关键的元器件之一就是开关管。然而，开关管在工作过程中会出现死区时间的现象，因此本文将在此基础上讨论开关电源死区时间及其影响因素的问题。

二、死区时间的定义及原因

死区时间（Dead Time）是指在开关管转换过程中，关闭管与开启管之间需要相应一段时间（通常为几纳秒到数微秒不等），以保证两个管之间不会同时导通而导致短路的现象。换句话说，死区时间是指关闭一个管，必须等待一定时间才能开启另一个管。而死区产生的原因主要是开关管不可避免的开关延迟和间隙。

三、死区时间的影响因素

1.开关管特性
开关管的特性如开关时间、截止时间、导通电阻等，都会影响死区时间的大小。其中，开关时间越大，死区时间越小，截止时间越小，死区时间越大。

2.负载电感
负载电感的大小也会影响死区时间。负载电感越大，死区时间越小，原因是负载电感会抑制电压和电流的上升和下降速度，并储存一定的电能，减少开关转换时交流电压变化的时间。

3.电容
电容的存在也是影响死区时间的因素。当开关管切换时，电容能够提供瞬时的电流，缓冲电流变化的过程，减小死区时间。

4.输入电压
开关电源的输入电压大小也会影响死区时间，因为输入电压的大小不同，电路中的电流和电压变化速度也就不同，进而影响死区时间的大小。

四、死区时间对开关电源的影响

1.消耗功率
在死区时间内，两个开关管都关闭状态下，此时电源瞬时不提供负载电流，因此产生的功率损耗是开关电源的一个主要问题。

2.滞后现象
死区时间的大小会使开关管导通时出现滞后现象，即开关管的导通时间会受到死区时间的限制，导致开关管不能及时响应控制信号，从而影响整个电源的工作效率。

3.EMC问题
死区时间的存在很容易引起EMC问题。在转换前后阶段，开关管的工作状态不同，可能会产生较大的电磁干扰噪声，从而干扰其他电路的工作。

五、结论

在开关电源的设计和应用中，必须考虑死区时间的问题。死区时间的大小和死区时间对器件和电路的影响，都是需要深入研究的问题。在实际应用中，可以通过选用更优秀的器件材料，减小死区时间，提高开关电源的效率和稳定性。

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