Olukey: Parunāsim par MOSFET lomu ātrās uzlādes pamata arhitektūrā

Galvenā barošanas avota struktūraātra uzlādeQC izmanto flyback + sekundārās puses (sekundāro) sinhronās taisnošanas SSR. Flyback pārveidotājiem pēc atgriezeniskās saites paraugu ņemšanas metodes to var iedalīt: primārās puses (primārā) regulēšanā un sekundārajā (sekundārajā) regulēšanā; atbilstoši PWM kontrollera atrašanās vietai. To var iedalīt: primārās puses (primārā) vadība un sekundārā (sekundārā) vadība. Šķiet, ka tam nav nekāda sakara ar MOSFET. Tātad,Olukeyjājautā: Kur ir paslēpts MOSFET? Kādu lomu tas spēlēja?

1. Primārās puses (primārā) regulēšana un sekundārās puses (sekundārā) regulēšana

Izejas sprieguma stabilitātei ir nepieciešama atgriezeniskā saite, lai nosūtītu mainīgo informāciju PWM galvenajam kontrollerim, lai pielāgotu ieejas sprieguma un izejas slodzes izmaiņas. Saskaņā ar dažādām atgriezeniskās saites paraugu ņemšanas metodēm to var iedalīt primārajā pusē (primārajā) un sekundārajā (sekundārajā) regulēšanā, kā parādīts 1. un 2. attēlā.

Sekundārās puses (sekundārās) diodes taisnošana

SSR sinhronās taisnošanas MOSFET ir novietots apakšā

Primārās puses (primārās) regulēšanas atgriezeniskās saites signāls netiek ņemts tieši no izejas sprieguma, bet gan no palīgtinuma vai primārā primārā tinuma, kas uztur noteiktu proporcionālu attiecību ar izejas spriegumu. Tās īpašības ir šādas:

① Netiešās atgriezeniskās saites metode, slikts slodzes regulēšanas ātrums un slikta precizitāte;

②. Vienkārša un zemas izmaksas;

③. Nav nepieciešams izolācijas optrons.

Atgriezeniskās saites signāls sekundārajai (sekundārajai) regulēšanai tiek ņemts tieši no izejas sprieguma, izmantojot optronu un TL431. Tās īpašības ir šādas:

① Tiešās atgriezeniskās saites metode, labs slodzes regulēšanas ātrums, lineārais regulēšanas ātrums un augsta precizitāte;

②. Regulēšanas shēma ir sarežģīta un dārga;

③. Ir nepieciešams izolēt optronu, kuram laika gaitā ir novecošanas problēmas.

2. Sekundārās puses (sekundārās) diodes taisnošana unMOSFETsinhronā taisnošana SSR

Flyback pārveidotāja sekundārajā pusē (sekundārajā) parasti tiek izmantota diodes taisnošana ātrās uzlādes lielās izejas strāvas dēļ. Īpaši tiešai vai zibspuldzes uzlādei izejas strāva sasniedz 5A. Lai uzlabotu efektivitāti, MOSFET tiek izmantots diodes vietā kā taisngriezis, ko sauc par sekundāro (sekundāro) sinhronās taisnošanas SSR, kā parādīts 3. un 4. attēlā.

Sekundārās puses (sekundārā) MOSFET sinhronā taisnošana

Sekundārās puses (sekundārās) diodes taisnošanas raksturojums:

①. Vienkāršs, nav nepieciešams papildu piedziņas kontrolieris, un izmaksas ir zemas;

② Ja izejas strāva ir liela, efektivitāte ir zema;

③. Augsta uzticamība.

Sekundārās puses (sekundārās) MOSFET sinhronās taisnošanas iezīmes:

①. Sarežģīts, nepieciešams papildu piedziņas kontrolieris un augstas izmaksas;

②. Ja izejas strāva ir liela, efektivitāte ir augsta;

③. Salīdzinot ar diodēm, to uzticamība ir zema.

Praktiskajos lietojumos sinhronās rektifikācijas SSR MOSFET parasti tiek pārvietots no augstākā līmeņa uz zemāko galu, lai atvieglotu braukšanu, kā parādīts 5. attēlā.

Sinhronās rektifikācijas SSR augstākās klases MOSFET īpašības:

①. Tam nepieciešams bootstrap disks vai peldošais disks, kas ir dārgi;

②. Labs EMI.

Sinhronās rektifikācijas SSR MOSFET īpašības, kas novietotas zemākajā galā:

① Tiešā piedziņa, vienkārša piedziņa un zemas izmaksas;

②. Nabaga EMI.

3. Primārās puses (primārā) vadība un sekundārās puses (sekundārā) vadība

PWM galvenais kontrolieris ir novietots primārajā pusē (primārais). Šo struktūru sauc par primārās puses (primāro) vadību. Lai uzlabotu izejas sprieguma, slodzes regulēšanas ātruma un lineārās regulēšanas ātruma precizitāti, primārās puses (primārajai) vadībai ir nepieciešams ārējs optrons un TL431, lai izveidotu atgriezeniskās saites saiti. Sistēmas joslas platums ir mazs, un reakcijas ātrums ir lēns.

Ja PWM galvenais kontrolieris ir novietots sekundārajā pusē (sekundārais), optronu un TL431 var noņemt, un izejas spriegumu var tieši kontrolēt un pielāgot ar ātru reakciju. Šo struktūru sauc par sekundāro (sekundāro) vadību.

Primārās puses (primārās) vadības iezīmes:

①. Nepieciešams optiskais savienojums un TL431, un reakcijas ātrums ir lēns;

②. Izvades aizsardzības ātrums ir lēns.

③. Sinhronās taisnošanas nepārtrauktā režīmā CCM sekundārajai pusei (sekundārajai) ir nepieciešams sinhronizācijas signāls.

Sekundārās (sekundārās) vadības īpašības:

①. Izvade tiek noteikta tieši, nav nepieciešams optrons un TL431, reakcijas ātrums ir ātrs un izejas aizsardzības ātrums ir ātrs;

②. Sekundārās puses (sekundārā) sinhronās taisnošanas MOSFET tiek vadīta tieši bez nepieciešamības pēc sinhronizācijas signāliem; Lai pārraidītu primārās puses (primārā) augstsprieguma MOSFET braukšanas signālus, ir nepieciešamas papildu ierīces, piemēram, impulsu transformatori, magnētiskie savienojumi vai kapacitatīvie savienojumi.

③. Primārajai pusei (primārajai) ir nepieciešama palaišanas ķēde, vai sekundārajai pusei (sekundārajai) ir papildu barošanas avots palaišanai.

4. Nepārtraukts CCM režīms vai pārtraukts DCM režīms

Flyback pārveidotājs var darboties nepārtrauktā CCM režīmā vai pārtrauktā DCM režīmā. Ja strāva sekundārajā (sekundārajā) tinumā pārslēgšanas cikla beigās sasniedz 0, to sauc par pārtraukto DCM režīmu. Ja sekundārā (sekundārā) tinuma strāva pārslēgšanas cikla beigās nav 0, to sauc par nepārtrauktu CCM režīmu, kā parādīts 8. un 9. attēlā.

No 8. un 9. attēla redzams, ka sinhronās rektifikācijas SSR darba stāvokļi ir atšķirīgi dažādos flyback pārveidotāja darbības režīmos, kas nozīmē arī to, ka atšķirsies arī sinhronās rektifikācijas SSR vadības metodes.

Ja nāves laiks tiek ignorēts, strādājot nepārtrauktā CCM režīmā, sinhronās iztaisnošanas SSR ir divi stāvokļi:

①. Primārās puses (primārā) augstsprieguma MOSFET ir ieslēgts, un sekundārās puses (sekundārās) sinhronās taisnošanas MOSFET ir izslēgts;

②. Primārās puses (primārais) augstsprieguma MOSFET ir izslēgts un sekundārās puses (sekundārās) sinhronās taisnošanas MOSFET ir ieslēgts.

Līdzīgi, ja tiek ignorēts miršanas laiks, sinhronās iztaisnošanas SSR ir trīs stāvokļi, kad tas darbojas pārtrauktā DCM režīmā:

①. Primārās puses (primārā) augstsprieguma MOSFET ir ieslēgts, un sekundārās puses (sekundārās) sinhronās taisnošanas MOSFET ir izslēgts;

②. Primārās puses (primārais) augstsprieguma MOSFET ir izslēgts un sekundārās puses (sekundārās) sinhronās taisnošanas MOSFET ir ieslēgts;

③. Primārās puses (primārais) augstsprieguma MOSFET ir izslēgts, un sekundārās puses (sekundārās) sinhronās taisnošanas MOSFET ir izslēgts.

5. Sekundārās puses (sekundārā) sinhronās taisnošanas SSR nepārtrauktā CCM režīmā

Ja ātrās uzlādes flyback pārveidotājs darbojas nepārtrauktā CCM režīmā, primārās puses (primārā) vadības metode, sekundārās puses (sekundārā) sinhronās taisnošanas MOSFET prasa sinhronizācijas signālu no primārās puses (primārā), lai kontrolētu izslēgšanu.

Sekundārās puses (sekundārās) sinhronās piedziņas signāla iegūšanai parasti tiek izmantotas šādas divas metodes:

(1) Tieši izmantojiet sekundāro (sekundāro) tinumu, kā parādīts 10. attēlā;

(2) Izmantojiet papildu izolācijas komponentus, piemēram, impulsu transformatorus, lai pārraidītu sinhronās piedziņas signālu no primārās puses (primārā) uz sekundāro pusi (sekundāro), kā parādīts 12. attēlā.

Tieši izmantojot sekundāro (sekundāro) tinumu, lai iegūtu sinhronās piedziņas signālu, sinhronās piedziņas signāla precizitāti ir ļoti grūti kontrolēt, un ir grūti sasniegt optimizētu efektivitāti un uzticamību. Daži uzņēmumi pat izmanto digitālos kontrollerus, lai uzlabotu vadības precizitāti, kā parādīts 11. attēlā.

Impulsu transformatora izmantošana, lai iegūtu sinhronus braukšanas signālus, ir augsta precizitāte, taču izmaksas ir salīdzinoši augstas.

Sekundārās puses (sekundārās) vadības metode parasti izmanto impulsu transformatoru vai magnētiskās savienošanas metodi, lai pārraidītu sinhronās piedziņas signālu no sekundārās puses (sekundārās) uz primāro pusi (primāro), kā parādīts 7.v attēlā.

Lai iegūtu sinhronās piedziņas signālu, tieši izmantojiet sekundāro (sekundāro) tinumu

Tieši izmantojiet sekundāro (sekundāro) tinumu, lai iegūtu sinhronās piedziņas signālu + digitālo vadību

6. Sekundārās puses (sekundārā) sinhronās taisnošanas SSR pārtrauktā DCM režīmā

Ja ātrās uzlādes atgriezeniskais pārveidotājs darbojas pārtrauktā DCM režīmā. Neatkarīgi no primārās puses (primārās) vadības metodes vai sekundārās puses (sekundārās) vadības metodes, sinhronās taisnošanas MOSFET D un S sprieguma kritumus var tieši noteikt un kontrolēt.

(1) Sinhronās iztaisnošanas MOSFET ieslēgšana

Kad sinhronās taisnošanas MOSFET VDS spriegums mainās no pozitīva uz negatīvu, ieslēdzas iekšējā parazitārā diode, un pēc noteikta aizkaves ieslēdzas sinhronās taisnošanas MOSFET, kā parādīts 13. attēlā.

(2) Sinhronās labošanas MOSFET izslēgšana

Pēc sinhronās iztaisnošanas MOSFET ieslēgšanas VDS=-Io*Rdson. Kad sekundārā (sekundārā) tinuma strāva samazinās līdz 0, tas ir, kad strāvas noteikšanas signāla VDS spriegums mainās no negatīva uz 0, sinhronās taisnošanas MOSFET izslēdzas, kā parādīts 13. attēlā.

Sinhronās labošanas MOSFET ieslēgšana un izslēgšana pārtrauktā DCM režīmā

Praktiskā pielietojumā sinhronās taisnošanas MOSFET izslēdzas, pirms sekundārā (sekundārā) tinuma strāva sasniedz 0 (VDS=0). Dažādu mikroshēmu iestatītās strāvas noteikšanas atsauces sprieguma vērtības ir atšķirīgas, piemēram, -20mV, -50mV, -100mV, -200mV utt.

Sistēmas strāvas noteikšanas atsauces spriegums ir fiksēts. Jo lielāka ir strāvas noteikšanas atsauces sprieguma absolūtā vērtība, jo mazāka ir traucējumu kļūda un labāka precizitāte. Taču, samazinoties izejas slodzes strāvai Io, sinhronās taisnošanas MOSFET izslēgsies pie lielākas izejas strāvas, un tā iekšējā parazitārā diode vadīs ilgāku laiku, līdz ar to efektivitāte samazinās, kā parādīts 14. attēlā.

Strāvas uztveršanas atsauces spriegums un sinhronās taisnošanas MOSFET izslēgšanas laiks

Turklāt, ja strāvas noteikšanas atsauces sprieguma absolūtā vērtība ir pārāk maza. Sistēmas kļūdas un traucējumi var izraisīt sinhronās iztaisnošanas MOSFET izslēgšanos pēc tam, kad sekundārā (sekundārā) tinuma strāva pārsniedz 0, kā rezultātā rodas reversā ieplūdes strāva, kas ietekmē efektivitāti un sistēmas uzticamību.

Augstas precizitātes strāvas noteikšanas signāli var uzlabot sistēmas efektivitāti un uzticamību, taču palielināsies ierīces izmaksas. Pašreizējā noteikšanas signāla precizitāte ir saistīta ar šādiem faktoriem:
①. Strāvas noteikšanas atsauces sprieguma precizitāte un temperatūras novirze;
②. Strāvas pastiprinātāja nobīdes spriegums un nobīdes spriegums, nobīdes strāva un nobīdes strāva un temperatūras novirze;
③. Sinhronās taisnošanas MOSFET ieslēgšanas sprieguma Rdson precizitāte un temperatūras novirze.

Turklāt no sistēmas viedokļa to var uzlabot, izmantojot digitālo vadību, mainot strāvas noteikšanas atsauces spriegumu un mainot sinhronās taisnošanas MOSFET piedziņas spriegumu.

Samazinoties izejas slodzes strāvai Io, ja jaudas MOSFET piedziņas spriegums samazinās, palielinās atbilstošais MOSFET ieslēgšanas spriegums Rdson. Kā parādīts 15. attēlā, ir iespējams izvairīties no sinhronās rektifikācijas MOSFET priekšlaicīgas izslēgšanas, samazināt parazitārās diodes vadīšanas laiku un uzlabot sistēmas efektivitāti.

Samaziniet piedziņas spriegumu VGS un izslēdziet sinhronās taisnošanas MOSFET

No 14. attēla var redzēt, ka, samazinoties izejas slodzes strāvai Io, samazinās arī strāvas noteikšanas atsauces spriegums. Tādā veidā, ja izejas strāva Io ir liela, vadības precizitātes uzlabošanai tiek izmantots augstāks strāvas noteikšanas atsauces spriegums; ja izejas strāva Io ir zema, tiek izmantots zemāks strāvas noteikšanas atsauces spriegums. Tas var arī uzlabot sinhronās rektifikācijas MOSFET vadīšanas laiku un uzlabot sistēmas efektivitāti.

Ja iepriekšminēto metodi nevar izmantot uzlabošanai, Šotkija diodes var savienot arī paralēli abos sinhronās taisnošanas MOSFET galos. Pēc sinhronās iztaisnošanas MOSFET iepriekšējas izslēgšanas var pieslēgt ārēju Šotkija diodi brīvgaitas kustībai.

7. Sekundārā (sekundārā) vadības CCM+DCM hibrīda režīms

Pašlaik mobilo tālruņu ātrai uzlādei pamatā ir divi plaši izplatīti risinājumi:

(1) Primārās puses (primārā) vadība un DCM darba režīms. Sekundārās puses (sekundārajai) sinhronajai taisnošanai MOSFET nav nepieciešams sinhronizācijas signāls.

(2) Sekundārā (sekundārā) vadība, CCM+DCM jauktais darbības režīms (kad izejas slodzes strāva samazinās, no CCM uz DCM). Sekundārās puses (sekundārā) sinhronās taisnošanas MOSFET ir tieši darbināts, un tā ieslēgšanas un izslēgšanas loģikas principi ir parādīti 16. attēlā:

Sinhronās taisnošanas MOSFET ieslēgšana: Kad sinhronās taisnošanas MOSFET VDS spriegums mainās no pozitīva uz negatīvu, ieslēdzas tā iekšējā parazitārā diode. Pēc noteiktas aizkaves ieslēdzas sinhronās labošanas MOSFET.

Sinhronās labošanas MOSFET izslēgšana:

① Ja izejas spriegums ir mazāks par iestatīto vērtību, sinhronais pulksteņa signāls tiek izmantots, lai kontrolētu MOSFET izslēgšanu un darbu CCM režīmā.

② Ja izejas spriegums ir lielāks par iestatīto vērtību, sinhronais pulksteņa signāls tiek ekranēts un darba metode ir tāda pati kā DCM režīmā. VDS=-Io*Rdson signāls kontrolē sinhronās taisnošanas MOSFET izslēgšanu.

Sekundārā puse (sekundārā) kontrolē sinhronās taisnošanas MOSFET izslēgšanu

Tagad visi zina, kādu lomu MOSFET spēlē visā ātrās uzlādes QC!

Par Olukey

Olukey galvenā komanda ir koncentrējusies uz komponentiem 20 gadus, un tās galvenā mītne atrodas Šenžeņā. Pamatdarbība: MOSFET, MCU, IGBT un citas ierīces. Galvenie aģentu produkti ir WINSOK un Cmsemicon. Produkti tiek plaši izmantoti militārajā rūpniecībā, rūpnieciskajā kontrolē, jaunā enerģētikā, medicīnas produktos, 5G, lietu internetā, viedās mājās un dažādos plaša patēriņa elektronikas izstrādājumos. Paļaujoties uz sākotnējā globālā vispārējā aģenta priekšrocībām, mēs esam balstīti uz Ķīnas tirgu. Mēs izmantojam mūsu visaptverošos izdevīgos pakalpojumus, lai iepazīstinātu savus klientus ar dažādiem progresīviem augsto tehnoloģiju elektroniskajiem komponentiem, palīdzētu ražotājiem ražot augstas kvalitātes produktus un sniegtu visaptverošus pakalpojumus.