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ZHCU677E June 2019 – April 2024 TMS320F28P550SJ , TMS320F28P559SJ-Q1

由于功率级中使用 SiC，因此体二极管仅在死区时间导通，造成零电压开关 (ZVS)。在所有其他情形中，SiC 的通道被打开以传导电流。初级侧的峰值电流通过方程式 7 和方程式 8 计算得出。对于标称运行条件：

计算这些输入的 i₁ 和 i₂ 会得出 i₁ = i₂= 14.3A。i₁ = i₂ 仅适用于标称输出电压 V₂ = V₁ / N。

图 2-21 展示了初级侧上的开关的电流波形。RMS 值可以通过公式方程式 21 计算。插入上述值会使初级侧开关的 RMS 电流为 9.67A。

方程式 21.

I_{s w i t c h, p r i m, r m s} = \sqrt{\frac{1}{6} \times (i_{1}^{2} + i_{2}^{2} + (1 - \frac{2 φ}{π}) \times i_{2} \times i_{1})} = 9.67 A

二极管在开关周期内只导通一小段时间，如导致 ZVS 的死区时间。此应用选择的死区时间为 200ns。

方程式 22.

I_{d i o d e, p r i m} = i_{2} \times \frac{t_{d e a d}}{T_{s}} = 0.286 A

与施加的栅极电压波形对应的漏源电阻值可从 SiC MOSFET 数据表中获取。该值为 75mΩ。体二极管上的正向压降为 5.5V。四个初级侧 FET 上的导通损耗可通过方程式 23 计算得出：

方程式 23.

P_{c o n d, p r i m} = 4 \times (I_{s w i t c h, p r i m, r m s}^{2} \times R_{d s, o n} + I_{d i o d e, p r i m} \times V_{f d, p r i m}) = 34.34 W

同样地，通过使用方程式 24 和方程式 25 对初级侧 RMS 电流与变压器匝数比来计算次级侧 FET 上的导通损耗。次级侧 MOSFET 的导通电阻为 30mΩ。体二极管上的正向压降为 5.5V

方程式 24.

I_{s w i t c h, s e c, r m s} = N \times I_{s w i t c h, p r i m, r m s} = 15.47 A

方程式 25.

I_{d i o d e, s e c} = N \times I_{d i o d e, p r i m} = 0.458 A

方程式 26.

P_{c o n d, s e c} = 4 \times (I_{s w i t c h, s e c, r m s}^{2} \times R_{d s, o n} + I_{d i o d e, s e c} \times V_{f d, s e c}) = 37.88 W

图 2-21 用于计算电流 RMS 值的开关电流波形

制造商提供的开关损耗曲线用于计算开关损耗。

由于 FET 在零电压下导通，因此仅使用关断损耗系数来计算开关损耗。使用 C3M0030090K 数据表信息，估计在此运行条件下的关断能量为 60μJ。可以使用方程式 27 中的信息获取每个器件的开关损耗值。这会导致次级侧的开关损耗为 24W。

方程式 27.

P_{s w, t u n r o f f, s e c} = F_{s} \times E_{o f f} = 6 W

对于初级侧开关 C3M0075120K，关断能量估计为 75μJ。这可得出初级侧的开关损耗为 30W。

方程式 28.

P_{s w, t u n r o f f, p r i m} = F_{s} \times E_{o f f} = 7.5 W

所有八个开关上的初级侧和次级侧的总关断开关损耗为 54W。

这些计算是在标称工作条件下完成的。对于不同的工作点，需要调整这些计算。对于非标称输出电压，可能会丢失零电压开关，并且必须考虑导通损耗。