充電器設(shè)計(jì)-交叉導(dǎo)通

交叉導(dǎo)通（cross conduction）這個(gè)詞用來描述半橋或全橋推挽變換器中可能出現(xiàn)的潛在破壞情況。

參考圖中的電路，該問題可以得到很好的解釋。在這個(gè)半橋電路中明顯可以看出：如果Q1和Q2同時(shí)都導(dǎo)通，他們將充電器直接短路，圖中的T1和T2是電阻抗很小的電流變換器。由于有大的破壞性電流通過開關(guān)器件，這通常將導(dǎo)致該器件立刻損壞。

顯然，兩個(gè)晶體管同時(shí)導(dǎo)通時(shí)電路不能正常工作，而產(chǎn)生交叉導(dǎo)通的原因還得追溯到開關(guān)晶體管的過大存儲(chǔ)時(shí)間。圖1。19。2中顯示兩個(gè)半橋晶體管Q1和Q2在100%工作周期的方波、完全導(dǎo)通情況下典型的基極驅(qū)動(dòng)電流和集電極電流波形圖。如圖所示，由于存儲(chǔ)時(shí)間t1-13的存在，交叉導(dǎo)通發(fā)生了。

在圖的上面波形中，Q1的基極驅(qū)動(dòng)在t1時(shí)刻移去，Q1關(guān)斷期和Q2導(dǎo)通期開始。由于晶體管Q1存在不可避免的存儲(chǔ)時(shí)間，它的集電極電流在稍后的t3時(shí)刻還沒有完全關(guān)斷。同時(shí)，下面那個(gè)晶體管Q2導(dǎo)通，如圖所示下面的波形。對雙極型晶體管來講，導(dǎo)通延時(shí)通常小于存儲(chǔ)時(shí)間。因此如果采用全部100%工作周期進(jìn)行推挽基極驅(qū)動(dòng)，在t2-t3的短時(shí)間段內(nèi)兩個(gè)器件均會(huì)導(dǎo)通。由于它們直接并聯(lián)在充電器上，充電器的低內(nèi)阻使得大的集電極電流流過。圖中Q1和Q2的波形圖展示了這種效應(yīng)。

如果充電器的內(nèi)阻非常小同時(shí)又沒有限流器件，交叉導(dǎo)通產(chǎn)生的大的破壞性電流通過Q1和Q2，過大的應(yīng)力會(huì)使晶體管被損壞。

防止交叉導(dǎo)通

傳統(tǒng)的用來防止交叉導(dǎo)通的方法就是在兩個(gè)交替導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)脈沖之間提供一個(gè)死區(qū)時(shí)間，此時(shí)兩個(gè)晶體管都關(guān)斷。這個(gè)死區(qū)時(shí)間必須要有足夠大的寬度，確保兩個(gè)功率開關(guān)管導(dǎo)通區(qū)間在任何情況下都不會(huì)重疊。

但明顯一模一樣的器件，它們的存儲(chǔ)時(shí)間卻有較大的不同。該存儲(chǔ)時(shí)間還是溫度、驅(qū)動(dòng)電流以及集電極電流負(fù)載的函數(shù)。因此為保證有足夠安全的界限，需要仔細(xì)考慮足夠長的死區(qū)時(shí)間，但這會(huì)減少脈寬控制的有效性和范圍。

很清楚，允許有100%的控制脈寬而又不出現(xiàn)交叉導(dǎo)通危險(xiǎn)的系統(tǒng)是受歡迎的。下面描述的禁止交叉導(dǎo)通技術(shù)提供的動(dòng)態(tài)控制將很好地滿足這個(gè)要求。

禁止交叉耦合

圖表示一種推挽變換器的基本部件，采用動(dòng)態(tài)交叉耦合來達(dá)到禁止交又導(dǎo)通的發(fā)生。

與前面的例子類似，如果推挽變換器中Q1和Q2同時(shí)導(dǎo)通，那么變壓器T：的原邊將短路，大電流將流過晶體管，這樣可能給電路帶來災(zāi)難性后果。

在圖中，與門U2和U3可以阻止交叉導(dǎo)通，這些門電路通常是主控C電路的一部分。該電路展示了采用全工作周期方波基極驅(qū)動(dòng)的工作情況。在以前的情況，這將產(chǎn)生嚴(yán)重的交叉導(dǎo)通問題。而在此電路中，由于交叉耦合禁止輸入門電路的作用從而阻止了交叉導(dǎo)通，禁止輸入信號是由電阻R3和R4提供的，且取決于Q1和Q2的導(dǎo)通狀態(tài)。