工作原理
在半桥或 H 桥中，上管和下管绝不能同时导通。由于 MOSFET 或 IGBT 关断比开通更慢，栅极驱动器会在关断一个器件和开通另一个器件之间插入一段很短的死区时间。死区太短会产生直通电流，太长则会增加体二极管导通损耗和输出失真。
数据手册法使用器件数据手册中的开关时间：最小死区时间等于关断延迟加下降时间再减去开通延迟。栅极电荷法则根据栅极电荷、阈值电压、驱动电压和栅极电阻估算同样的时间，当实际栅极电阻与数据手册测试条件不同时很有用。
随后再加上考虑温度、元件公差和驱动器传播延迟差异的安全裕量。最后，MCU 寄存器选项卡会把选定的死区时间换算成 PWM 外设的定时器寄存器值，并显示舍入误差。
设计步骤
- 1在你实际使用的栅极电阻下，从数据手册读取 t_d(off)、t_f 和 t_d(on)；如果栅极电阻不同，则进行换算。
- 2计算关断开关所需的最小死区时间 t_d(off) + t_f − t_d(on)。
- 3加上高边和低边驱动通道之间的传播延迟差异，隔离驱动器的该差异可能达到几十纳秒。
- 4为温度和器件间差异留出裕量，然后将结果换算为定时器计数值并向上取整，而不是向下取整。
- 5在实验台上验证：测量两路栅极信号和开关节点电压，并检查在最高温度工作点没有直通电流。
公式
- 最小死区时间（数据手册）
- t_dead,min = t_d(off) + t_f − t_d(on)
- 关断时间（栅极电荷法，近似）
- t_off ≈ R_g · Q_gd / V_th
- 推荐死区时间
- t_dead = t_dead,min · (1 + margin)
- 死区寄存器
- DT = round(t_dead · f_timer / prescaler)
计算示例
某 MOSFET 的 t_d(off) = 60 ns、t_f = 20 ns、t_d(on) = 15 ns，至少需要 65 ns 的死区时间。加上 20% 裕量后推荐值为 78 ns，在 170 MHz 定时器上对应的寄存器值约为 13。
常见错误
- 使用在不同栅极电阻或驱动电压下测得的数据手册时间。
- 将定时器寄存器向下取整，这会悄悄缩短死区时间。
- 忘记驱动器和隔离器的延迟差异，它往往比 MOSFET 的开关时间更大。
- 为了安全而设置很大的死区时间；这样体二极管导通会增加损耗和输出失真，尤其是在电机驱动中。
常见问题
为了安全，直接把死区设长一点不行吗？
死区期间负载电流流经体二极管，其压降和反向恢复损耗都较大。死区过长还会使电机驱动器和逆变器的输出电压失真。
死区时间会随温度变化吗？
会。开关延迟通常随温度升高和驱动电源电压下降而变长，所以要在数据手册值的基础上加裕量。
GaN 器件需要死区时间吗？
需要，但短得多，通常为几纳秒到几十纳秒。GaN 没有体二极管反向恢复，但反向导通损耗较高。
计算结果为工程估算值，请结合数据手册、仿真和实测验证设计。