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提高AC/DC转换器效率的二次侧同步整流电路设计

此次替换设计中计划使用的BM1R001xxF系列由BM1R00146F～150F共5款机型组成。为了能够支持不同规格电源改为同步整流电路，配备了强制OFF时间（Compulsion OFF Time）不同的系列产品。

强制OFF时间可防止因轻负载时IC的DRAIN引脚产生的谐振波形导致二次侧FET再次导通的动作。该时间表示关断二次侧后不强制导通的时间，产品阵容中有1.3us(00146F)~4.6us(00150F)的产品可选。

但是，如果该强制OFF时间过长，就会产生重负载工作时FET无法导通的时间，效率会变差，因此需要选择适当的时间（后续将会进行详细介绍）。

在连续模式下工作时，该强制OFF时间的确定标准是需要考虑一次侧控制器的开关频率和一次侧/二次侧MOSFET各自的导通时间的。

按以下①～③的步骤选择电源IC。

• ①确认替换前的整流二极管DOUT产生的反向电压V_R和正向电流I_F的波形
   ⇒检测一次侧MOSFET M1的导通时间t1、一次侧控制器的1个周期tp。

• ②设置二次侧MOSFET最大导通时间t_{MAX_ON}
   ⇒通过t_{MAX_ON}设置，防止连续模式下的重负载时一次侧和二次侧的MOSFET同时导通带来的破坏。

• ③选择IC
   ⇒通过下述公式计算出所需的强制OFF时间t_OFF，并从系列产品中进行选择。

这是连续模式工作时的强制OFF时间计算方法。后续将介绍非连续模式工作时的计算方法，请参阅后续介绍。

下面是各步骤的详细介绍。

①确认替换前的整流二极管DOUT产生的反向电压V_R和正向电流I_F的波形

右侧的波形图是DOUT产生的反向电压V_R和正向电流I_F的波形示例。

条件为VIN＝400Vdc，IOUT＝10A（MAX）。

根据该波形，可获得以下数据：

• ・一次侧MOSFET M1的导通时间t1＝1.4µsec

• ・一次侧控制器的1个周期tp＝7.7µsec

②设置二次侧MOSFET最大导通时间t_{MAX_ON}

通过IC的MAX_TON引脚，设置最大导通时间t_{MAX_ON}。当DRAIN引脚电压检测到VCC（＝输出电压VOUT）×1.4V Typ以上的上升沿时，开始最大导通时间的计数。当由电阻R_TON设置的最大导通时间t_{MAX_ON}过去时，将强制关断二次侧MOSFET M2。

如下图所示，最大导通时间t_{MAX_ON}必须设置为短于一次侧控制器的1个周期tp。电阻R_TON可在56k~300k的范围内进行设置，t_{MAX_ON}与其阻值成正比。另外，设置的t_{MAX_ON}越接近10µsec（R_TON＝100kΩ）精度越高。请参考下图。

一次侧控制器为PWM控制方式时，考虑到波动的R_TON的值可通过公式求出。

在此次的设计案例中，根据F_MAX＝130 [kHz]、⊿F_MAX＝5 [%]、⊿t_{MAX_ON}＝7 [%]、⊿R_TON＝1 [%]，得出R_TON如下：

……未完待续……

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