Olukey: Keling, tez zaryadlashning asosiy arxitekturasida MOSFET-ning o'rni haqida gapiraylik

ning asosiy elektr ta'minoti tuzilishitez zaryadlashQC flyback + ikkilamchi yon (ikkilamchi) sinxron rektifikatsiya SSR dan foydalanadi. Flyback konvertorlari uchun, qayta aloqa namunalarini olish usuliga ko'ra, uni quyidagilarga bo'lish mumkin: birlamchi tomon (birlamchi) tartibga solish va ikkilamchi (ikkilamchi) regulyatsiya; PWM tekshirgichining joylashuviga ko'ra. Uni quyidagilarga bo'lish mumkin: birlamchi (birlamchi) nazorat va ikkilamchi yon (ikkilamchi) nazorat. Bu MOSFET bilan hech qanday aloqasi yo'qga o'xshaydi. Shunday qilib,Olukeyso'rash kerak: MOSFET qayerda yashiringan? U qanday rol o'ynadi?

1. Birlamchi tomonni (birlamchi) sozlash va ikkilamchi tomonni (ikkilamchi) sozlash

Chiqish kuchlanishining barqarorligi kirish voltaji va chiqish yukidagi o'zgarishlarni sozlash uchun o'zgaruvchan ma'lumotni PWM asosiy boshqaruvchisiga yuborish uchun qayta aloqa aloqasini talab qiladi. Turli xil qayta aloqa namunalarini olish usullariga ko'ra, 1 va 2-rasmlarda ko'rsatilganidek, uni birlamchi (birlamchi) sozlash va ikkilamchi (ikkilamchi) sozlashga bo'lish mumkin.

Ikkilamchi yon (ikkilamchi) diodani to'g'rilash

SSR sinxron rektifikatsiyasi MOSFET pastki qismida joylashgan

Birlamchi tomon (asosiy) regulyatsiyaning qayta aloqa signali to'g'ridan-to'g'ri chiqish kuchlanishidan emas, balki yordamchi o'rashdan yoki chiqish voltaji bilan ma'lum bir proportsional munosabatni saqlaydigan birlamchi o'rashdan olinadi. Uning xususiyatlari quyidagilardir:

① Bilvosita teskari aloqa usuli, yukni tartibga solishning yomon tezligi va aniqligi past;

②. Oddiy va arzon narx;

③. Izolyatsiya qiluvchi optokupl kerak emas.

Ikkilamchi tomon (ikkilamchi) tartibga solish uchun qayta aloqa signali to'g'ridan-to'g'ri optokupl va TL431 yordamida chiqish kuchlanishidan olinadi. Uning xususiyatlari quyidagilardir:

① To'g'ridan-to'g'ri qayta aloqa usuli, yaxshi yukni tartibga solish tezligi, chiziqli tartibga solish tezligi va yuqori aniqlik;

②. Sozlash sxemasi murakkab va qimmatga tushadi;

③. Vaqt o'tishi bilan qarish muammolari bo'lgan optokuplni izolyatsiya qilish kerak.

2. Ikkilamchi yon (ikkilamchi) diodani to'g'rilash vaMOSFETsinxron tuzatish SSR

Flyback konvertorining ikkilamchi tomoni (ikkilamchi) odatda tez zaryadlashning katta chiqish oqimi tufayli diodli rektifikatsiyadan foydalanadi. Ayniqsa, to'g'ridan-to'g'ri zaryadlash yoki flesh zaryadlash uchun chiqish oqimi 5A ga teng. Samaradorlikni oshirish uchun 3 va 4-rasmlarda ko'rsatilganidek, rektifikator sifatida diod o'rniga MOSFET ishlatiladi, bu ikkilamchi (ikkilamchi) sinxron rektifikatsiya SSR deb ataladi.

Ikkilamchi tomon (ikkilamchi) MOSFET sinxron rektifikatsiyasi

Ikkilamchi yon (ikkilamchi) diodlarni to'g'rilash xususiyatlari:

①. Oddiy, qo'shimcha haydovchi boshqaruvchisi talab qilinmaydi va narxi past;

② Chiqish oqimi katta bo'lsa, samaradorlik past bo'ladi;

③. Yuqori ishonchlilik.

Ikkilamchi (ikkilamchi) MOSFET sinxron rektifikatsiyasining xususiyatlari:

①. Murakkab, qo'shimcha haydovchi boshqaruvchisi va yuqori narxni talab qiladi;

②. Chiqish oqimi katta bo'lsa, samaradorlik yuqori bo'ladi;

③. Diyotlar bilan taqqoslaganda, ularning ishonchliligi past.

Amaliy ilovalarda, 5-rasmda ko'rsatilganidek, sinxron rektifikatsion SSR ning MOSFET odatda haydashni osonlashtirish uchun yuqori uchidan pastki uchiga o'tkaziladi.

Sinxron rektifikatsiya SSR ning yuqori darajadagi MOSFET xususiyatlari:

①. Bu yuklash diskini yoki suzuvchi diskni talab qiladi, bu qimmatga tushadi;

②. Yaxshi EMI.

SSR MOSFET sinxron rektifikatsiyasining xususiyatlari past uchida joylashgan:

① To'g'ridan-to'g'ri haydovchi, oddiy haydovchi va arzon narx;

②. Yomon EMI.

3. Birlamchi yon (birlamchi) nazorat va ikkilamchi yon (ikkilamchi) nazorat

PWM asosiy boshqaruvchisi birlamchi tomonga (asosiy) joylashtirilgan. Bu tuzilma birlamchi tomon (birlamchi) boshqaruv deyiladi. Chiqish kuchlanishining aniqligini, yukni tartibga solish tezligini va chiziqli tartibga solish tezligini yaxshilash uchun birlamchi tomon (asosiy) boshqaruv tashqi optokuplni va geribildirim aloqasini yaratish uchun TL431 ni talab qiladi. Tizimning tarmoqli kengligi kichik va javob tezligi sekin.

PWM asosiy tekshirgichi ikkilamchi tomonga (ikkinchi darajali) joylashtirilsa, optokupl va TL431 olib tashlanishi mumkin va chiqish kuchlanishi to'g'ridan-to'g'ri nazorat qilinishi va tezkor javob bilan sozlanishi. Bu tuzilma ikkilamchi (ikkilamchi) boshqaruv deyiladi.

Birlamchi (birlamchi) boshqaruvning xususiyatlari:

①. Optocoupler va TL431 talab qilinadi va javob tezligi sekin;

②. Chiqishni himoya qilish tezligi sekin.

③. Sinxron rektifikatsiyaning uzluksiz rejimida CCM, ikkilamchi tomon (ikkilamchi) sinxronizatsiya signalini talab qiladi.

Ikkilamchi (ikkilamchi) nazoratning xususiyatlari:

①. Chiqish to'g'ridan-to'g'ri aniqlanadi, optokupl va TL431 kerak emas, javob tezligi tez va chiqish himoyasi tezligi tez;

②. Ikkilamchi tomon (ikkilamchi) sinxron rektifikatsiya MOSFET to'g'ridan-to'g'ri sinxronizatsiya signallariga ehtiyoj sezmasdan boshqariladi; birlamchi tomon (asosiy) yuqori voltli MOSFETning harakatlantiruvchi signallarini uzatish uchun impuls transformatorlari, magnit muftalar yoki sig'imli birikmalar kabi qo'shimcha qurilmalar talab qilinadi.

③. Birlamchi tomon (asosiy) ishga tushirish davriga muhtoj yoki ikkilamchi tomon (ikkilamchi) ishga tushirish uchun yordamchi quvvat manbaiga ega.

4. Uzluksiz CCM rejimi yoki uzluksiz DCM rejimi

Flyback konvertori uzluksiz CCM rejimida yoki uzluksiz DCM rejimida ishlashi mumkin. Ikkilamchi (ikkilamchi) o'rashdagi oqim kommutatsiya davrining oxirida 0 ga yetsa, u uzluksiz DCM rejimi deb ataladi. Ikkilamchi (ikkilamchi) o'rashning oqimi kommutatsiya davrining oxirida 0 bo'lmasa, u 8 va 9-rasmlarda ko'rsatilganidek, uzluksiz CCM rejimi deb ataladi.

8-rasm va 9-rasmdan ko'rinib turibdiki, sinxron rektifikatsiya SSR ning ish holatlari flyback konvertorining turli ish rejimlarida har xil bo'ladi, bu ham sinxron rektifikatsiya SSRni boshqarish usullari ham har xil bo'lishini anglatadi.

Agar o'lik vaqt e'tiborga olinmasa, uzluksiz CCM rejimida ishlaganda, sinxron rektifikatsiya SSR ikkita holatga ega:

①. Birlamchi tomon (asosiy) yuqori voltli MOSFET yoqilgan va ikkilamchi tomon (ikkilamchi) sinxron rektifikatsiya MOSFET o'chirilgan;

②. Birlamchi tomon (asosiy) yuqori voltli MOSFET o'chirilgan va ikkinchi darajali (ikkilamchi) sinxron rektifikatsiya MOSFET yoqilgan.

Xuddi shunday, agar o'lik vaqt e'tiborga olinmasa, sinxron rektifikatsiya SSR uzluksiz DCM rejimida ishlaganda uchta holatga ega:

①. Birlamchi tomon (asosiy) yuqori voltli MOSFET yoqilgan va ikkilamchi tomon (ikkilamchi) sinxron rektifikatsiya MOSFET o'chirilgan;

②. Birlamchi tomon (asosiy) yuqori voltli MOSFET o'chiriladi va ikkinchi darajali (ikkilamchi) sinxron rektifikatsiya MOSFET yoqiladi;

③. Birlamchi tomon (asosiy) yuqori voltli MOSFET o'chiriladi va ikkilamchi tomon (ikkilamchi) sinxron rektifikatsiya MOSFET o'chiriladi.

5. Uzluksiz CCM rejimida ikkilamchi tomon (ikkilamchi) sinxron rektifikatsiya SSR

Tez zaryadlovchi flyback konvertori uzluksiz CCM rejimida ishlayotgan bo'lsa, asosiy tomon (asosiy) nazorat qilish usuli, ikkinchi darajali (ikkilamchi) sinxron rektifikatsiya MOSFET o'chirishni nazorat qilish uchun asosiy tomondan (asosiy) sinxronizatsiya signalini talab qiladi.

Ikkilamchi tomonning (ikkilamchi) sinxron qo'zg'alish signalini olish uchun odatda quyidagi ikkita usul qo'llaniladi:

(1) 10-rasmda ko'rsatilganidek, to'g'ridan-to'g'ri ikkilamchi (ikkilamchi) o'rashdan foydalaning;

(2) 12-rasmda ko'rsatilganidek, sinxron qo'zg'alish signalini asosiy tomondan (birlamchi) ikkilamchi tomonga (ikkilamchi) uzatish uchun impuls transformatorlari kabi qo'shimcha izolyatsiya komponentlaridan foydalaning.

Sinxron qo'zg'alish signalini olish uchun to'g'ridan-to'g'ri ikkilamchi (ikkilamchi) o'rash yordamida sinxron qo'zg'alish signalining aniqligini nazorat qilish juda qiyin va optimallashtirilgan samaradorlik va ishonchlilikka erishish qiyin. Ba'zi kompaniyalar hatto 11-rasmda ko'rsatilganidek, boshqaruvning aniqligini yaxshilash uchun raqamli kontrollerlardan foydalanadilar.

Sinxron haydash signallarini olish uchun impuls transformatoridan foydalanish yuqori aniqlikka ega, ammo xarajat nisbatan yuqori.

Ikkilamchi tomon (ikkilamchi) nazorat qilish usuli odatda 7.v-rasmda ko'rsatilganidek, sinxron qo'zg'alish signalini ikkilamchi tomondan (ikkilamchi) birlamchi tomonga (birlamchi) o'tkazish uchun impulsli transformator yoki magnit ulash usulidan foydalanadi.

Sinxron qo'zg'alish signalini olish uchun to'g'ridan-to'g'ri ikkilamchi (ikkilamchi) o'rashdan foydalaning

Sinxron qo'zg'alish signalini + raqamli boshqaruvni olish uchun to'g'ridan-to'g'ri ikkilamchi (ikkilamchi) o'rashdan foydalaning

6. Uzluksiz DCM rejimida ikkinchi darajali (ikkilamchi) sinxron rektifikatsiya SSR

Tez zaryadlovchini qaytarish konvertori uzluksiz DCM rejimida ishlayotgan bo'lsa. Birlamchi tomondan (birlamchi) nazorat qilish usuli yoki ikkilamchi (ikkilamchi) nazorat qilish usulidan qat'i nazar, MOSFET sinxron rektifikatsiyasining D va S kuchlanish pasayishi bevosita aniqlanishi va nazorat qilinishi mumkin.

(1) MOSFET sinxron rektifikatsiyasini yoqish

MOSFET sinxron rektifikatsiyasining VDS kuchlanishi musbatdan manfiyga o'zgarganda, ichki parazit diyot yoqiladi va ma'lum bir kechikishdan so'ng MOSFET sinxron rektifikatsiyasi 13-rasmda ko'rsatilganidek yoqiladi.

(2) MOSFET sinxron rektifikatsiyasini o'chirish

Sinxron rektifikatsiya MOSFET yoqilgandan so'ng, VDS=-Io*Rdson. Ikkilamchi (ikkilamchi) o'rash oqimi 0 ga tushganda, ya'ni VDS tokni aniqlash signalining kuchlanishi manfiydan 0 ga o'zgarganda, 13-rasmda ko'rsatilganidek, MOSFET sinxron rektifikatsiyasi o'chadi.

Uzluksiz DCM rejimida sinxron rektifikatsiya MOSFETni yoqish va o'chirish

Amaliy ilovalarda MOSFET sinxron rektifikatsiyasi ikkilamchi (ikkilamchi) o'rash oqimi 0 (VDS = 0) ga yetguncha o'chadi. Turli mikrosxemalar tomonidan o'rnatilgan oqimni aniqlash mos yozuvlar kuchlanish qiymatlari har xil, masalan -20mV, -50mV, -100mV, -200mV va boshqalar.

Tizimning joriy aniqlash mos yozuvlar kuchlanishi belgilangan. Joriy aniqlash mos yozuvlar kuchlanishining mutlaq qiymati qanchalik katta bo'lsa, shovqin xatosi qanchalik kichik bo'lsa va aniqlik shunchalik yaxshi bo'ladi. Biroq, chiqish yuk oqimi Io kamayganda, sinxron rektifikator MOSFET kattaroq chiqish oqimida o'chadi va uning ichki parazit diyoti uzoqroq vaqt davomida o'tkazadi, shuning uchun 14-rasmda ko'rsatilganidek, samaradorlik kamayadi.

Oqim sezuvchi mos yozuvlar kuchlanishi va sinxron rektifikatsiya MOSFETni o'chirish vaqti

Bundan tashqari, agar joriy aniqlash mos yozuvlar kuchlanishining mutlaq qiymati juda kichik bo'lsa. Tizimdagi xatolar va shovqinlar ikkilamchi (ikkilamchi) o'rash oqimi 0 dan oshib ketgandan so'ng sinxron rektifikatsiya MOSFETni o'chirib qo'yishi mumkin, natijada teskari oqim oqimi, samaradorlik va tizim ishonchliligiga ta'sir qiladi.

Yuqori aniqlikdagi oqimni aniqlash signallari tizimning samaradorligi va ishonchliligini oshirishi mumkin, ammo qurilmaning narxi oshadi. Joriy aniqlash signalining aniqligi quyidagi omillarga bog'liq:
①. Tokni aniqlash mos yozuvlar kuchlanishining aniqligi va harorat o'zgarishi;
②. Yo'naltirilgan kuchlanish va ofset kuchlanishi, oqim oqimi va ofset oqimi va joriy kuchaytirgichning harorat o'zgarishi;
③. MOSFET sinxron rektifikatsiyasining kuchlanishli Rdsonining aniqligi va harorat o'zgarishi.

Bunga qo'shimcha ravishda, tizim nuqtai nazaridan, uni raqamli nazorat qilish, oqimni aniqlash mos yozuvlar kuchlanishini o'zgartirish va sinxron rektifikatsiya MOSFET haydash kuchlanishini o'zgartirish orqali yaxshilash mumkin.

Chiqish yuk oqimi Io kamayganda, quvvat MOSFETning harakatlanish kuchlanishi kamaysa, mos keladigan MOSFET-ni yoqish kuchlanishi Rdson ortadi. 15-rasmda ko'rsatilganidek, sinxron rektifikatsiya MOSFETni erta o'chirishdan qochish, parazit diyotning o'tkazish vaqtini qisqartirish va tizimning samaradorligini oshirish mumkin.

VGS haydash kuchlanishini kamaytirish va MOSFET sinxron rektifikatsiyasini o'chirish

14-rasmdan ko'rinib turibdiki, chiqish yuk oqimi Io pasayganda, oqimni aniqlash mos yozuvlar kuchlanishi ham kamayadi. Shu tarzda, chiqish oqimi Io katta bo'lsa, nazorat qilishning aniqligini yaxshilash uchun yuqori oqimni aniqlash mos yozuvlar kuchlanishi ishlatiladi; chiqish oqimi Io past bo'lsa, pastroq oqimni aniqlash mos yozuvlar kuchlanishi ishlatiladi. Shuningdek, u MOSFET sinxron rektifikatsiyasining o'tkazish vaqtini yaxshilashi va tizimning samaradorligini oshirishi mumkin.

Yuqoridagi usulni takomillashtirish uchun ishlatish mumkin bo'lmaganda, Schottky diodlari ham MOSFET sinxron rektifikatsiyasining ikkala uchida parallel ravishda ulanishi mumkin. Sinxron rektifikatsiya MOSFET oldindan o'chirilgandan so'ng, erkin aylanish uchun tashqi Schottky diodini ulash mumkin.

7. Ikkilamchi (ikkilamchi) boshqaruv CCM+DCM gibrid rejimi

Hozirgi vaqtda mobil telefonni tez zaryadlash uchun asosan ikkita keng tarqalgan yechim mavjud:

(1) Birlamchi yon (asosiy) boshqaruv va DCM ish rejimi. Ikkilamchi (ikkilamchi) sinxron rektifikatsiya MOSFET sinxronizatsiya signalini talab qilmaydi.

(2) Ikkilamchi (ikkilamchi) boshqaruv, CCM + DCM aralash ish rejimi (chiqish yuk oqimi kamayganda, CCM dan DCM ga). MOSFETning ikkilamchi (ikkilamchi) sinxron rektifikatsiyasi to'g'ridan-to'g'ri boshqariladi va uni yoqish va o'chirish mantiqiy tamoyillari 16-rasmda ko'rsatilgan:

MOSFET sinxron rektifikatsiyasini yoqish: MOSFET sinxron rektifikatsiyasining VDS kuchlanishi ijobiydan salbiyga o'zgarganda uning ichki parazit diyoti yoqiladi. Muayyan kechikishdan so'ng, MOSFET sinxron rektifikatsiyasi yoqiladi.

MOSFET sinxron rektifikatsiyasini o'chirish:

① Chiqish kuchlanishi belgilangan qiymatdan past bo'lsa, sinxron soat signali MOSFETni o'chirishni boshqarish va CCM rejimida ishlash uchun ishlatiladi.

② Chiqish kuchlanishi belgilangan qiymatdan kattaroq bo'lsa, sinxron soat signali ekranlanadi va ish usuli DCM rejimi bilan bir xil bo'ladi. VDS=-Io*Rdson signali MOSFET sinxron rektifikatsiyasining o'chirilishini boshqaradi.

Ikkilamchi tomon (ikkilamchi) MOSFET-ning sinxron rektifikatsiyasini o'chirishni boshqaradi

Endi hamma MOSFET tez zaryadlovchi QCda qanday rol o'ynashini biladi!

Olukey haqida

Olukeyning asosiy jamoasi 20 yil davomida tarkibiy qismlarga e'tibor qaratgan va shtab-kvartirasi Shenchjenda joylashgan. Asosiy biznes: MOSFET, MCU, IGBT va boshqa qurilmalar. Asosiy agent mahsulotlari - WINSOK va Cmsemicon. Mahsulotlar harbiy sanoat, sanoat nazorati, yangi energiya, tibbiy mahsulotlar, 5G, narsalar interneti, aqlli uylar va turli maishiy elektronika mahsulotlarida keng qo'llaniladi. Asl global umumiy agentning afzalliklariga tayanib, biz Xitoy bozoriga asoslanamiz. Biz mijozlarimizga turli ilg'or yuqori texnologiyali elektron komponentlarni taqdim etish, ishlab chiqaruvchilarga yuqori sifatli mahsulotlar ishlab chiqarishda yordam berish va keng qamrovli xizmatlarni taqdim etish uchun keng qamrovli foydali xizmatlarimizdan foydalanamiz.