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同步整流电路部分:电源IC的选择

工程师
2020-02-18 17:13:56    评分

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VR和正向电流IF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tMAX_ON
     ⇒通过tMAX_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tOFF,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VR和正向电流IF的波形

右侧的波形图是DOUT产生的反向电压VR和正向电流IF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tMAX_ON

通过IC的MAX_TON引脚,设置最大导通时间tMAX_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RTON设置的最大导通时间tMAX_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tMAX_ON必须设置为短于一次侧控制器的1个周期tp。电阻RTON可在56k~300k的范围内进行设置,tMAX_ON与其阻值成正比。另外,设置的tMAX_ON越接近10µsec(RTON=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RTON的值可通过公式求出。

在此次的设计案例中,根据FMAX=130 [kHz]、⊿FMAX=5 [%]、⊿tMAX_ON=7 [%]、⊿RTON=1 [%],得出RTON如下:

……未完待续……

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关键词: 同步     整流     电路     电源    

助工
2020-02-21 14:18:51    评分
2楼

很有启发啊,感谢楼主分享


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