什么叫死区？设计电路时为什么要有死区？

Posted 2023-03-14

参考技术A 【简介】：
通常叫做死区时间，deadtime，常用于功率开关控制信号翻转时避免发生误触发。
很多电源管理类芯片都会通过检测反馈电流或反馈电压，对一个或多个外部功率器件进行控制，例如MOSFET或IGBT等等。这些反馈电流或电压信号，常常会被功率器件开关时产生的噪声所影响，导致输入芯片内部的信号叠加了一些由导线寄生电感和芯片寄生电容引起的spike，这些spike噪声会导致芯片内部产生误触发，输出错误的控制信号。
为了避免spike噪声的影响，通常在控制信号翻转后到反馈信号稳定的一端时间内，对反馈信号的运算电路进行屏蔽，这段时间就是死区时间。
【设计方法
】：死区主要是针对IGBT开关管来说的，理想情况下，逆变器的单桥臂的IGBT总是互补地导通和关断。但由于IGBT在关断过程中，存在拖尾效应，故关断时间比开通时间相对较长。若在关断过程中，同一桥臂上地IGBT立即导通，则必然导致直流母线电压直通而损害IGBT。这在高频开关电路显更为显著，因此，在实际应用中，使同一桥臂的上下IGBT的导通和关断错开一定的时间，即死区时间，以保证同一桥臂的上下IGBT总是先关断后导通。
注入死区时间地方法有多种，如对称式，混合式、延时导通以及提前导通补偿等。但最简单的实现方法是延时导通。硬件上可采取一个RC延时和一个或门来实现；软件则可直接调用延时程序来实现；对于2000系列DSP来说，可直接设置死区时间。

变频电源基本控制电路系统

为满足智能功率模块(IPM)对死区时间的要求，在对电路仿真分析的前提下，论文在控制器硬件中设计了独立的硬件死区延时电路。 控制器的系统软件设计分为人机接口程序和控制程序。人机接口程序实现了实时电压电流数据及其波形显示，控制参数显示及在线修改等功能;控制程序实现了信号采样分析、PWM脉冲调制和触发、PI控制器等程序。
SPWM原理

在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，而脉冲间的间隔则最小，反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲间的间隔则较大，这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小，称为正弦波脉宽调制。

DSP实时地从单片机读取所需要的电压的频率和幅值作为当前输出电压的基准(给定)。获取当前时刻的正弦值，基准正弦信号是通过查表法产生的。在数字控制系统中正弦基准信号就是一个正弦数据表格，故应将正弦波按其表达式制成0°～360°的表格供查用，在本设计中，正弦数据表格中数据点数选为1024，可将其数值放在片外数据存储器。

PWM控制

交流电动机变频系统采用PWM控制，它是变频系统的控制核心，任何控制运算的最终实现几乎都以各种PWM控制来完成。当交流变频调速系统采用微处理器后，PWM控制方式由起始的电压波形正弦PWM控制，发展到电流波形的正弦波控制，再到磁通正弦控制；尤其是发展到空间矢量PWM控制技术，以其电压利用率高、控制算法简便、电流谐波小等特点在各种交流变频系统。
采用单片机、计算机控制技术，进行高速运算，根据指令在线计算系统所需工作状态的各种电气调节变量及对系统的工作状态进行调整。利用单片机内部名外部的存储器将事先设定编制好的各种运行变量存起来，通过系统的误差运算后进行查表求得最合适的运行数值，使系统取得最优运行。全数字化控制还体现在采用新型观察器单元、自适控制单元、人工神经网络系统等对各种交流电动机变频控制或直接转矩控制。