Osnovna struktura napajanja odbrzo punjenjeQC koristi povratni + sekundarni (sekundarni) sinkroni ispravljački SSR. Za povratne pretvarače, prema metodi uzorkovanja povratne sprege, može se podijeliti na: primarnu stranu (primarnu) regulaciju i sekundarnu stranu (sekundarnu) regulaciju; prema lokaciji PWM kontrolera. Može se podijeliti na: primarnu (primarnu) kontrolu i sekundarnu (sekundarnu) kontrolu. Čini se da to nema nikakve veze sa MOSFET-om. dakle,Olukeymora pitati: Gdje je MOSFET skriven? Kakvu je ulogu odigrao?
1. Primarno (primarno) podešavanje i sekundarno (sekundarno) podešavanje
Stabilnost izlaznog napona zahtijeva povratnu vezu koja šalje informacije o promjeni PWM glavnom kontroleru kako bi prilagodio promjene ulaznog napona i izlaznog opterećenja. Prema različitim metodama uzorkovanja povratne informacije, može se podijeliti na podešavanje primarne strane (primarno) i podešavanje na sekundarnoj strani (sekundarno), kao što je prikazano na slikama 1 i 2.
Povratni signal primarne (primarne) regulacije se ne uzima direktno iz izlaznog napona, već iz pomoćnog namotaja ili primarnog primarnog namotaja koji održava određeni proporcionalni odnos sa izlaznim naponom. Njegove karakteristike su:
① Metoda indirektne povratne informacije, loša stopa regulacije opterećenja i loša preciznost;
②. Jednostavan i jeftin;
③. Nema potrebe za izolacionim optospojlerom.
Povratni signal za sekundarnu (sekundarnu) regulaciju uzima se direktno iz izlaznog napona pomoću optokaplera i TL431. Njegove karakteristike su:
① Metoda direktne povratne informacije, dobra stopa regulacije opterećenja, brzina linearne regulacije i visoka preciznost;
②. Krug za podešavanje je složen i skup;
③. Neophodno je izolovati optospojler, koji vremenom ima problema sa starenjem.
2. Sekundarna strana (sekundarna) dioda ispravljanja iMOSFETsinhroni ispravljački SSR
Sekundarna strana (sekundarna) povratnog pretvarača obično koristi diodni ispravljač zbog velike izlazne struje brzog punjenja. Posebno za direktno punjenje ili flash punjenje, izlazna struja je čak 5A. Kako bi se poboljšala efikasnost, umjesto diode kao ispravljač se koristi MOSFET, koji se naziva sekundarni (sekundarni) sinhroni ispravljački SSR, kao što je prikazano na slikama 3 i 4.
Karakteristike sekundarne (sekundarne) diodne ispravljanja:
①. Jednostavno, nije potreban dodatni kontroler pogona, a cijena je niska;
② Kada je izlazna struja velika, efikasnost je niska;
③. Visoka pouzdanost.
Karakteristike sekundarne (sekundarne) MOSFET sinhronog ispravljanja:
①. Kompleksno, zahtijeva dodatni regulator pogona i visoku cijenu;
②. Kada je izlazna struja velika, efikasnost je visoka;
③. U poređenju sa diodama, njihova pouzdanost je niska.
U praktičnim primenama, MOSFET sinhronog ispravljačkog SSR-a se obično pomera od visokog do donjeg kraja kako bi se olakšala vožnja, kao što je prikazano na slici 5.
Karakteristike high-end MOSFET-a sinhronog ispravljačkog SSR-a:
①. Zahtijeva bootstrap pogon ili plutajući pogon, što je skupo;
②. Good EMI.
Karakteristike sinhronog ispravljačkog SSR MOSFET-a smještenog na donjem kraju:
① Direktan pogon, jednostavan pogon i niska cijena;
②. Poor EMI.
3. Primarna strana (primarna) kontrola i sekundarna (sekundarna) kontrola
Glavni PWM kontroler se nalazi na primarnoj strani (primarnoj). Ova struktura se naziva primarna strana (primarna) kontrola. Da bi se poboljšala tačnost izlaznog napona, brzine regulacije opterećenja i brzine linearne regulacije, kontrola primarne strane (primarne) zahtijeva eksterni optospojnik i TL431 da formiraju povratnu vezu. Propusni opseg sistema je mali i brzina odgovora je mala.
Ako je glavni PWM kontroler postavljen na sekundarnu stranu (sekundarnu), optospojnik i TL431 se mogu ukloniti, a izlazni napon se može direktno kontrolisati i podešavati uz brz odziv. Ova struktura se zove sekundarna (sekundarna) kontrola.
Karakteristike primarne strane (primarne) kontrole:
①. Optocoupler i TL431 su potrebni, a brzina odgovora je mala;
②. Brzina izlazne zaštite je mala.
③. U kontinuiranom modu CCM sinhronog ispravljanja, sekundarna strana (sekundarna) zahtijeva signal sinhronizacije.
Karakteristike sekundarne (sekundarne) kontrole:
①. Izlaz se direktno detektuje, optokapler i TL431 nisu potrebni, brzina odgovora je velika, a brzina zaštite izlaza je velika;
②. Sekundarni (sekundarni) sinhroni ispravljački MOSFET se direktno pokreće bez potrebe za signalima sinhronizacije; dodatni uređaji kao što su impulsni transformatori, magnetne spojnice ili kapacitivni sprežnici su potrebni za prijenos pokretačkih signala primarne strane (primarnog) visokonaponskog MOSFET-a.
③. Primarna strana (primarna) treba startno kolo, ili sekundarna strana (sekundarna) ima pomoćno napajanje za pokretanje.
4. Kontinuirani CCM način rada ili diskontinuirani DCM način rada
Flyback pretvarač može raditi u kontinuiranom CCM načinu ili diskontinuiranom DCM načinu. Ako struja u sekundarnom (sekundarnom) namotaju dostigne 0 na kraju ciklusa prebacivanja, to se naziva diskontinuirani DCM mod. Ako struja sekundarnog (sekundarnog) namotaja nije 0 na kraju ciklusa prebacivanja, to se naziva kontinuirani CCM mod, kao što je prikazano na slikama 8 i 9.
Sa slika 8 i 9 može se vidjeti da su radna stanja sinkronog ispravljačkog SSR-a različita u različitim režimima rada povratnog pretvarača, što također znači da će se i metode upravljanja sinhronog ispravljačkog SSR-a razlikovati.
Ako se zanemari mrtvo vrijeme, kada radi u kontinuiranom CCM načinu rada, sinhroni ispravljački SSR ima dva stanja:
①. Primarni (primarni) visokonaponski MOSFET je uključen, a sekundarni (sekundarni) sinhroni ispravljački MOSFET je isključen;
②. Primarni (primarni) visokonaponski MOSFET je isključen, a sekundarni (sekundarni) sinhroni ispravljački MOSFET je uključen.
Slično, ako se zanemari mrtvo vrijeme, sinhroni ispravljački SSR ima tri stanja kada radi u diskontinuiranom DCM modu:
①. Primarni (primarni) visokonaponski MOSFET je uključen, a sekundarni (sekundarni) sinhroni ispravljački MOSFET je isključen;
②. Primarni (primarni) visokonaponski MOSFET je isključen, a sekundarni (sekundarni) sinhroni ispravljački MOSFET je uključen;
③. Primarni (primarni) visokonaponski MOSFET je isključen, a sekundarni (sekundarni) sinhroni ispravljački MOSFET je isključen.
5. Sekundarni (sekundarni) sinhroni ispravljački SSR u kontinuiranom CCM modu
Ako povratni pretvarač brzog punjenja radi u kontinuiranom CCM modu, metoda upravljanja primarne strane (primarne), sinkroni ispravljački MOSFET na sekundarnoj strani (sekundarni) zahtijeva signal sinhronizacije s primarne strane (primarni) za kontrolu isključivanja.
Sljedeće dvije metode se obično koriste za dobivanje sinhronog pogonskog signala sekundarne strane (sekundarne):
(1) Direktno koristite sekundarni (sekundarni) namotaj, kao što je prikazano na slici 10;
(2) Koristite dodatne izolacijske komponente kao što su impulsni transformatori za prijenos signala sinhronog pogona s primarne strane (primarne) na sekundarnu stranu (sekundarnu), kao što je prikazano na slici 12.
Direktno korištenjem sekundarnog (sekundarnog) namotaja za dobivanje sinhronog pogonskog signala, preciznost sinhronog pogonskog signala je vrlo teško kontrolisati, a teško je postići optimiziranu efikasnost i pouzdanost. Neke kompanije čak koriste digitalne kontrolere za poboljšanje tačnosti kontrole, kao što je prikazano na slici 11.
Upotreba impulsnog transformatora za dobijanje sinhronih pokretačkih signala ima visoku tačnost, ali je cena relativno visoka.
Metoda upravljanja sekundarnom (sekundarnom) stranom obično koristi impulsni transformator ili metodu magnetne sprege za prijenos sinhronog pogonskog signala sa sekundarne strane (sekundarne) na primarnu stranu (primarnu), kao što je prikazano na slici 7.v.
6. Sekundarni (sekundarni) sinkroni ispravljački SSR u diskontinuiranom DCM modu
Ako pretvarač brzog povratnog punjenja radi u diskontinuiranom DCM modu. Bez obzira na metodu upravljanja primarne strane (primarne) ili metode upravljanja na sekundarnoj strani (sekundarne), D i S padovi napona sinhronog ispravljačkog MOSFET-a mogu se direktno detektovati i kontrolisati.
(1) Uključivanje sinhronog ispravljačkog MOSFET-a
Kada se napon VDS-a sinhronog ispravljačkog MOSFET-a promijeni iz pozitivnog u negativan, interna parazitna dioda se uključuje, a nakon određenog kašnjenja uključuje se sinhroni ispravljački MOSFET, kao što je prikazano na slici 13.
(2) Isključivanje sinhronog ispravljačkog MOSFET-a
Nakon uključivanja sinhronog ispravljačkog MOSFET-a, VDS=-Io*Rdson. Kada se struja sekundarnog (sekundarnog) namotaja smanji na 0, odnosno kada se napon signala detekcije struje VDS promijeni sa negativnog na 0, sinhroni ispravljački MOSFET se isključuje, kao što je prikazano na slici 13.
U praktičnim primenama, sinhroni ispravljački MOSFET se isključuje pre nego što struja sekundarnog (sekundarnog) namotaja dostigne 0 (VDS=0). Vrijednosti referentnog napona detekcije struje koje postavljaju različiti čipovi su različite, kao što su -20mV, -50mV, -100mV, -200mV, itd.
Referentni napon detekcije struje sistema je fiksan. Što je veća apsolutna vrijednost referentnog napona detekcije struje, manja je greška interferencije i veća je tačnost. Međutim, kada se izlazna struja opterećenja Io smanji, sinhroni ispravljački MOSFET će se isključiti pri većoj izlaznoj struji, a njegova unutrašnja parazitska dioda će provoditi duže vrijeme, pa je efikasnost smanjena, kao što je prikazano na slici 14.
Osim toga, ako je apsolutna vrijednost referentnog napona detekcije struje premala. Sistemske greške i smetnje mogu uzrokovati da se sinhroni ispravljački MOSFET isključi nakon što struja sekundarnog (sekundarnog) namotaja pređe 0, što rezultira strujom povratnog protoka, što utiče na efikasnost i pouzdanost sistema.
Visoko precizni signali detekcije struje mogu poboljšati efikasnost i pouzdanost sistema, ali će se cijena uređaja povećati. Preciznost trenutnog signala detekcije povezana je sa sljedećim faktorima:
①. Preciznost i temperaturni drift referentnog napona detekcije struje;
②. Prednapon i napon pomaka, struja prednapona i struja pomaka, i temperaturni drift strujnog pojačala;
③. Preciznost i temperaturni drift naponskog Rdson sinhronog ispravljačkog MOSFET-a.
Osim toga, iz perspektive sistema, može se poboljšati digitalnom kontrolom, promjenom referentnog napona detekcije struje i promjenom pogonskog napona MOSFET sinhronog ispravljanja.
Kada se izlazna struja opterećenja Io smanji, ako se napon pokretanja MOSFET-a smanji, odgovarajući napon uključivanja MOSFET-a Rdson se povećava. Kao što je prikazano na slici 15, moguće je izbjeći rano gašenje sinhronog ispravljačkog MOSFET-a, smanjiti vrijeme provođenja parazitne diode i poboljšati efikasnost sistema.
Na slici 14 se može vidjeti da kada se izlazna struja opterećenja Io smanji, referentni napon detekcije struje također se smanjuje. Na ovaj način, kada je izlazna struja Io velika, koristi se viši referentni napon detekcije struje da bi se poboljšala tačnost upravljanja; kada je izlazna struja Io niska, koristi se niži referentni napon detekcije struje. Takođe može poboljšati vrijeme provođenja sinhronog ispravljačkog MOSFET-a i poboljšati efikasnost sistema.
Kada se gornja metoda ne može koristiti za poboljšanje, Schottky diode se također mogu povezati paralelno na oba kraja sinhronog ispravljačkog MOSFET-a. Nakon što se sinhroni ispravljački MOSFET unaprijed isključi, može se spojiti vanjska Šotkijeva dioda za slobodan hod.
7. Sekundarna (sekundarna) kontrola CCM+DCM hibridni način rada
Trenutno postoje dva najčešće korištena rješenja za brzo punjenje mobilnog telefona:
(1) Primarna strana (primarna) kontrola i DCM radni režim. Sekundarni (sekundarni) sinhroni ispravljački MOSFET ne zahtijeva signal sinhronizacije.
(2) Sekundarna (sekundarna) regulacija, mješoviti način rada CCM+DCM (kada se smanjuje izlazna struja opterećenja, od CCM do DCM). Sekundarni (sekundarni) sinhroni ispravljački MOSFET se direktno pokreće, a njegovi logički principi uključivanja i isključivanja prikazani su na slici 16:
Uključivanje sinhronog ispravljačkog MOSFET-a: Kada se napon VDS-a sinhronog ispravljačkog MOSFET-a promijeni iz pozitivnog u negativan, uključuje se njegova interna parazitna dioda. Nakon određenog kašnjenja, sinhroni ispravljački MOSFET se uključuje.
Isključivanje sinhronog ispravljačkog MOSFET-a:
① Kada je izlazni napon manji od podešene vrijednosti, sinhroni sat se koristi za kontrolu isključivanja MOSFET-a i rad u CCM modu.
② Kada je izlazni napon veći od podešene vrijednosti, sinhroni signal takta je zaštićen i način rada je isti kao i DCM način rada. VDS=-Io*Rdson signal kontrolira gašenje sinhronog ispravljačkog MOSFET-a.
Sada, svi znaju kakvu ulogu MOSFET igra u cjelokupnom QC brzom punjenju!
O Olukeyu
Olukeyjev osnovni tim fokusiran je na komponente već 20 godina, a sjedište mu je u Shenzhenu. Osnovna djelatnost: MOSFET, MCU, IGBT i drugi uređaji. Glavni proizvodi agenta su WINSOK i Cmsemicon. Proizvodi se široko koriste u vojnoj industriji, industrijskoj kontroli, novoj energiji, medicinskim proizvodima, 5G, Internetu stvari, pametnim kućama i raznim proizvodima potrošačke elektronike. Oslanjajući se na prednosti originalnog globalnog generalnog agenta, baziramo se na kineskom tržištu. Koristimo naše sveobuhvatne povoljne usluge kako bismo našim kupcima predstavili različite napredne elektronske komponente visoke tehnologije, pomogli proizvođačima u proizvodnji visokokvalitetnih proizvoda i pružili sveobuhvatne usluge.
Vrijeme objave: 14.12.2023
