死区时间设计
一种自动检测设置死区时间的电路设计
一种自动检测设置死区时间的电路设计作者：黄海平姜岩峰鞠家欣来源：《电子世界》2012年第05期【摘要】本文推出一种自动设置死区时间的控制器。
该控制器采用栅源电压差与阈值电压相比较的工作原理，得到的输出信号分别控制彼此栅极电平，确保上下桥臂不同时导通。
为加速比较信号的反应，比较器电路中运用正反馈特性。
最后，在感性负载下，给出阈值电压为1.2V时，死区时间的仿真和实验结果，仿真采用华润上华0.5μm CMOS工艺实现。
电路设计简单，驱动电路也不要额外设置死区时间。
【关键词】半桥电路；死区时间；阈值电压；比较器；正反馈A kind of automatic detection and setting dead time circuit designingHUANG Haiping，JIANG Yanfeng（Microelectronic research center,North China University of Technology,Beijing100144,China）Abstract：This paper introduced a kind of controller circuit which can automaticly set dead time.The controller works in this way that compares the voltage difference between gate and source of MOS tube to threshold voltage.The results of comparing each controls another gate in order to guarantee that the half bridge can not be turned on at the same time.The circuit with positive feedback is used here as to speed up the comparison of the response signal.At last,in the perceptual load,here gives the simulation and experiment results of dead time under the threshold voltage of 1.2V.The simulation results was realized by CSMC 0.5μm CMOS technology.the controller circuit is designed simply,and extra dead time need not to be setted up in the driving circuit.Key words：Half bridge circuit；Dead time；Threshold voltage；Comparator；Positive feedback1.引言高效率的DC-DC变换器得到已经广泛应用，比如手机，个人电脑，通讯设备等。
dcdc 死区时间 波形
dcdc 死区时间波形
“DCDC死区时间”通常指的是直流-直流转换器（DCDC转换器）中的死区时间。
在DCDC转换器中，死区时间是指在开关器件（比如MOSFET）切换时，为了避免出现短路而设置的延迟时间。
这是因为
在开关器件切换的瞬间，同时导通两个开关会导致电路短路，因此
需要一个很短的时间间隔来避免这种情况发生。
死区时间的大小通
常以纳秒为单位，需要根据具体的电路设计和开关器件的特性来确定。
对于“波形”部分，如果是指DCDC转换器的波形，通常会涉及
输入电压波形、输出电压波形、开关器件的电压波形和电流波形等。
这些波形可以通过示波器等测试设备进行观测和分析，以评估转换
器的性能和稳定性。
综上所述，在讨论DCDC死区时间和波形时，需要考虑到电路设计、开关器件特性、工作频率、输入输出参数等多个方面。
通过合
理设置死区时间和分析各种波形，可以确保DCDC转换器的正常工作
并满足设计要求。
DSP28335生成SPWM方法及死区设计
1、不对称规则采样法不对称规则采样法采用在每个载波周期采样两次，即在三角波的顶点位置采样，又在三角波的底点位置采样，这样形成的阶梯波与正弦波的逼近程度会大大提高,比对称规则采样法的精度要高。
不对称规则采样法生成SPWM 的原理图如下图示：t12Tcasin tωδ'δ'δδ+At Bt ABdU t根据上图所示和三角形定理，得到如下关系式：'1sin /22AC a t T ωδ+=1sin /22B C a t T ωδ+=进一步可得：'(1sin )4C A T a t ωδ+=(1sin )4CB T a t ωδ+=式中：t A 为在三角波的正峰值对正弦信号波的采样时刻,t B 为在三角波的负峰值对正弦信号波的采样时刻；δ'+δ是A 相开通时刻脉冲宽度；Tc 为三角波载波周期；a 为载波和调制波的调制比。
因此可得A 相开通时刻的脉冲宽度：'(2sin sin )4C A B T a t a t ωωδδ+++=考虑到PWM 的1/4周期对称，t A 和t B 时刻可用下面表达式表示：(1/4)2/A t k N ωπ=+(3/4)2/A t k N ωπ=+式中：k=0，1，2，....N-1，N 为调制波采样的数目。
由以上关系式，以DSP28335中的ePWM1模块为例，计算出比较寄存器EPwm1Regs.CMPx 的值为：'EPwm1Regs.CMPx=EPwm1Regs.TBPRD-()/2s T δδ+进一步整理：EPwm1Regs.CMPx=EPwm1Regs.TBPRD(0.5-0.25(sin sin ))A B a t a t ωω+通过以上推导，在已知载波和调制波频率及调制比的情况下，就可以计算出SPWM 正弦表，根据查表法生成相应的SPWM 波形。
同时根据上式，分别超前和滞后1200可以得出B 相和C 相的关系式。
IGBT模块IPM死区时间设计方法
IGBT模块/IPM死区时间设计方法死区时间是PWM输出时，为了使H桥或半H桥的上下IGBT管不会因为开关速度问题发生同时导通而设置的一个保护时段。
通常也指pwm响应时间。
下图是变频空调室外压缩机控制驱动主电路的原理图。
220V交流电压经过由D1～D4和电解电容C1组成的桥式整流和阻容滤波电路后成为给IPM供电的直流电压，六个开关管按照一定规律通断，分别在U、V、W三相输出一系列的矩形信号，通过调整矩形波的频率与占空比达到调节输出电压频率和幅度的目的，即现在应用最广泛的PWM（PULSE WIDTH MODULATE 脉冲宽度调制）控制技术，PWM控制技术从控制思想上可以分成四类：等脉宽PWM法、正弦波PWM法、磁链追踪PWM法和电流追踪型PWM法。
不管采用何种控制方式，都必须注意U、V、W任意一相上下两个桥臂不能同时导通，否则直流电源将在IPM内部形成短路，这是绝对不允许的。
为了避免电源元件的切换反应不及时可能造成的短路，一定要在控制信号之间设定互锁时间，这个时间又叫换流时间，或者叫死区时间。
转载请注明出处：/由于IGBT（绝缘栅极型功率管）等功率器件都存在一定的结电容，所以会造成器件导通关断的延迟现象。
一般在设计电路时已尽量降低该影响，比如尽量提高控制极驱动电压电流，设置结电容释放回路等。
为了使igbt工作可靠，避免由于关断延迟效应造成上下桥臂直通，有必要设置死区时间，也就是上下桥臂同时关断时间。
死区时间可有效地避免延迟效应所造成的一个桥臂未完全关断，而另一桥臂又处于导通状态，避免直通炸模块。
死区时间大，模块工作更加可靠，但会带来输出波形的失真及降低输出效率。
死区时间小，输出波形要好一些，只是会降低可靠性，一般为us级。
一般来说死区时间是不可以改变的，只取决于功率元件制作工艺！死区时间是指控制不到的时间域。
在变频器里一般是指功率器件输出电压、电流的“0”区，在传动控制里一般是指电机正反向转换电压、电流的过零时间。
IGBT(IPM)死区时间的设计方法
IGBT（IPM）死区时间的设计方法1 基本原理推导①IGBT及光耦开关时间的定义IGBT开关时间定义光耦开关时间定义②主电路构成③逻辑上的死区时间与IGBT端子（C、E）死区时间的关系下图给出了控制信号、驱动板输出电压和IGBT端子（C、E）间电压的相位关系。
各延迟时间分别定义为：t1：开通控制信号－驱动板开通电压信号输出的延迟时间t2：驱动板开通电压－IGBT开通输出延迟时间t3：关断控制信号－驱动板关断电压信号输出的延迟时间t4：驱动板关断电压－IGBT关断输出延迟时间（这里不考虑上下桥臂的差别）逻辑上设定的死区时间（ＴＤ）与IGBT端子（C、E）死区时间（ＴＤ’）的关系如下式。
ＴＤ'＝ＴＤ－（t3＋t4)＋(t1＋t2) （１）因此逻辑上的死区时间(ＴＤ)随延迟时间t1～t4的大小而变化成实际的死区时间（ＴＤ'）。
下面分别推导驱动板的延时 (ｔ１、ｔ３)和IGBT延时（ｔ２、ｔ４）。
2 关于死区时间的设计方法对式ＴＤ'＝ＴＤ－（t3＋t4)＋(t1＋t2)进行变换得ＴＤ＝ＴＤ'+（t3＋t4)-(t1＋t2)= ＴＤ'+（t3- t1)+(t4-t2)剩下就是如何界定驱动板的延时 (ｔ１、ｔ３)和IGBT 延时（ｔ２、ｔ４）。
设计方法就是分为这两部分进行设计的，分别IGBT 部分的死区时间和HIC 部分的死区时间。
（1）IGBT 部分的死区时间①IGBT 开关时间的误差数据的收集及最大误差数据的算出根据各个公司的IGBT 数据，算出IGBT 开关时间的误差数据（Tj ＝25℃）。
根据σ及X ±4σ计算各IGBT 的X ±4σ.(误差最大)以下给出富士IGBT 的σ值供参考. ○600V 系列 σ=0.041(最大) ○1200V 系列 σ=0.063(最大)②结温为25℃和125℃时的开关时间比率计算根据数据手册中的结温在25℃和125℃、电流为额定电流时的开关时间（ton，toff），计算温升比率（T125/T25）。
igbt死区时间
igbt死区时间
IGBT死区时间是IGBT的关键参数之一，也是IGBT能否高效运
行的基础。
它是IGBT负载变化时，在从关断到开启期间，模拟部分无法快速响应所测得的间歇时间。
IGBT死区时间是评价模拟电路中滞后
电路以及控制部分对响应幅度和响应速度的重要技术指标。
当IGBT死区时间变长时，间接导致了系统延迟高，反应慢和稳定性差，有可能
影响IGBT的节电效果，也可能使电路失去稳定性，因此要求IGBT死
区时间尽可能的短，以实现IGBT的更好性能体现。
因此，IGBT死区时间的缩短对IGBT的节电效果和电路稳定性
大有裨益。
IGBT微电子元器件的特殊特性，决定了它的操作转换期间
会有一段死区时间。
而IGBT死区时间的缩短，则需要依赖IGBT结构
本身的优化，比如提高IGBT模之间的稳定性，优化IGBT的表面结构，调节IGBT的功率损失参数，并且加强抗热装置的结构设计，以降低IGBT死区时间和发射温度，从而带来了更好的运行性能。
另外IGBT的死区延迟的还可以通过改变IGBT驱动电路的设计，提高电流源和电容设计，提升给定IGBT的过电压等方法来减少。
总之，IGBT死区时间的缩短，将会促使IGBT得到更好的节电效果和更好的
操作性能，因此有必要进行相应的技术研究，以期获得这方面的有效
技术支持，从而带来更好的IGBT运行状态。
死区电路原理
死区电路原理死区电路，也被称为失灵区电路，是一种特殊的电路设计，主要用于控制开关设备，如电机驱动器等。
死区电路的主要功能是在输入信号进入某个特定范围（死区）时，使电路输出保持为零，而当输入信号脱离这个范围时，电路的输出才会随输入信号的变化而变化。
死区电路的实现原理通常涉及到对输入信号的处理和比较。
以电机驱动器为例，电机驱动器中的死区电路主要用于防止上下管直通，防止电流过大导致炸板。
在电机驱动器的桥式电路中，同一相上下桥互补的桥臂上故意加入的同时关闭时刻，即死区时间。
当电流流出逆变器的方向是正方向时，上桥臂的开关管（如VT1）导通，下桥臂的开关管（如VT2）关断；当电流方向为负时，情况相反。
在死区时间内，电流通过与开关管并联的二极管（如上桥臂的VD1或下桥臂的VD2）续流，此时输出电压被钳位在特定的电平上，如0V或Ud+。
由于死区时间内的电压钳位，软件设置的输出电压和真实的输出电压之间会产生差异。
当电流为正时，由于死区时间内电压被钳位到0V，设置占空比值产生的电压值会减小；当电流为负时，由于死区时间内电压被钳位到Ud+，设置占空比值产生的电压值会增加。
这种电压变化在电机启动和低速运行时影响较大，因此需要对死区进行补偿以提高电机低速运行性能。
死区电路的实现可以采用多种方法，如使用RC延时电路和与门产生死区时间，或者通过检测特定信号（如电流或电压信号）的变化来判断是否进入死区。
在电机驱动器中，死区电路通常与PWM（脉冲宽度调制）信号一起工作，通过调整PWM信号的占空比来控制电机的速度和方向。
总的来说，死区电路是一种用于控制开关设备的特殊电路设计，通过在输入信号进入特定范围时使电路输出保持为零，实现对开关设备的精确控制。
这种电路在电机驱动器、电源管理、自动控制系统等领域有广泛的应用。
单相正弦波逆变电源设计原理
单相正弦波逆变电源设计原理+电路+程序目录1.系统设计 (4)1.1设计要求 (4)1.2总体设计方案 (4)1.2.1设计思路 (4)1.2.2方案论证与比较 (5)1.2.3系统组成 (8)2.主要单元硬件电路设计 (9)2.1DC-DC变换器控制电路的设计 (9)2.2DC-AC电路的设计 (10)2.3 SPWM波的实现 (10)2.4 真有效值转换电路的设计 (11)2.5 保护电路的设计 (12)2.5.1 过流保护电路的设计 (12)2.5.2 空载保护电路的设计 (13)2.5.3 浪涌短路保护电路的设计 (14)2.5.4 电流检测电路的设计 (15)2.6 死区时间控制电路的设计 (15)2.7 辅助电源一的设计 (15)2.8 辅助电源二的设计 (15)2.9 高频变压器的绕制 (17)2.10 低通滤波器的设计 (18)3.软件设计 (18)3.1 AD转换电路的设计 (18)3.2液晶显示电路的设计 (19)4.系统测试 (20)14.1测试使用的仪器 (20)4.2指标测试和测试结果 (21)4.3结果分析 (24)5.结论 (25)参考文献 (25)附录1 使用说明 (25)附录2 主要元器件清单 (25)附录3 电路原理图及印制板图 (28)附录4 程序清单 (39)21.系统设计1.1设计要求制作车载通信设备用单相正弦波逆变电源，输入单路12V直流，输出220V/50Hz。
满载时输出功率大于100W，效率不小于80%，具备过流保护和负载短路保护等功能。
1.2总体设计方案1.2.1设计思路题目要求设计一个车载通信设备用单相正弦波逆变电源，输出电压波形为正弦波。
设计中主电路采用电气隔离、DC-DC-AC的技术，控制部分采用SPWM（正弦脉宽调制）技术，利用对逆变原件电力MOSFET的驱动脉冲控制，使输出获得交流正弦波的稳压电源。
1.2.2方案论证与比较⑴ DC-DC变换器的方案论证与选择方案一：推挽式DC-DC变换器。
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设计课题：PWM死区发生器设计与实现设计者：
姓名：
指导教师：
1、系统设计 (4)
1.1设计要求 (4)
1.2方案框图 (4)
2、单元电路的设计 (4)
2.1多谐振荡电路 (4)
2.1.1原理图 (4)
2.1.2工作原理 (5)
2.1.3参数选择 (5)
2.2死区产生电路 (5)
2.2.1原理图 (5)
2.2.2工作原理 (6)
2.2.3参数选择 (6)
3、系统测试结果 (6)
3.1 555引脚3波形 (6)
3.2死区波形 (7)
4、设计总结 (8)
5、参考文献 (8)
6、附录 (8)
元器件清单 (8)
总原理图 (9)
PCB图 (9)
555定时器是一种多用途的数字——模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。
由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。
CD4001是四2输入或非门。
或非门的逻辑关系特点是只有当输入端全部为低电平时，输出端为高电平状态；在其余输入情况下，输出端为低电平状态。
该电路是一种由555定时器和CD4001为核心器件组成的PWM 死区发生器电路，电路简单且易调试。
关键词：555;CD4001;PWM；死区
1、系统设计
1.1设计要求
⑴用555及门电路为主芯片
⑵555芯片<=1片 ，且门电路芯片数<=1片 ⑶开关频率10KHz ⑷输出高电平有效 ⑸占空比可调 ⑹死区时间3us
1.2方案框图
2、单元电路的设计
2.1多谐振荡电路 2.1.1原理图
TRIG
2
OUT
3
4
CVOLT
5
THOLD
6DISCHG
7
8
1
RESET
VCC
GND
U?
555
D2IN4148
D1
IN4148C1103R14K3
RW15K
R W 2
5K
如图所示是用555定时器构成的多谐振荡器，R 1、R W1、R W2、C 1为外接定时元件。
多谐振荡器的工作原理为：接通电源时，C1充电，此时引脚3端输出高电平，当充电充到3
2CC
V 时，电容C1放电，引脚3输出低电平，当下降到
3
CC
V 时，电容C1又开始充电，引脚3输出高电平，电路在两个暂稳态之间来回振荡，于是输出端3就产生了矩形脉冲信号。
2.1.3参数选择
T=t W1+t W2=0.7(R 1+R W1+R W2) C 1 频率f=
取C 1=0.01uF ，则R 总=14.3K ，f max =10K ，R W1=5K,R W2=5K,R 1=4.3K V CC =5V
2.2死区产生电路 2.2.1原理图
由555产生的矩形波分成两路：一路经过或非门取反后再经过RC 电路延迟，延迟后的波在与取反后的波进行或非；另一路从555引脚3引出后直接接RC延迟，延迟后的波再与未延迟的波进行或非。
这样输出的两路波为所需波。
2.2.3参数选择
RC网络参数：0.7RC=3us
若取C=0.001uF，则R=4.3K
所以C3=C4=0.001uF，R W3=R W4=4.3K
3、系统测试结果
3.1 555引脚3波形
3.2死区波形
4、设计总结
在做完板后刚刚开始上电测试时，往往不是频率达不到要求就是死区时间过大或过小，有时按理论要将电阻改大才能增大死区时间但实际操作时却是改小电阻才出现想要的结果理论与现实产生矛盾。
有时需要变电容，有时需要变电阻，这二者需要结合起来一起改变。
通过本次设计和测试，进一步了解了实际测量与理想情况的差异。
若要想改善电路板的性能，在每个细节上都要十分的注意。
5、参考文献
阎石主编：数字电子技术基础（第五版）
6、附录
元器件清单
总原理图
TRIG
2
OUT
3
4
CVOLT
5
THOLD
6
DISCHG
7
8
1
RESET VCC
GND
U?
555
D2
IN4148
D1
IN4148
C1
103
R1
4K3
RW1
5K
C2
104
C3
C4
VCC
R
W
2
5
K RW3
RW4
1
2
3
U1A
4001
5
6
4
U1B
4001
12
13
11
U1D
4001
UOB
UOA PCB图。