Olukey: Hayu urang ngobrol ngeunaan peran MOSFET dina arsitektur dasar ngecas gancang

Struktur catu daya dasar tinangecas gancangQC ngagunakeun flyback + samping sekundér (sekundér) sinkron rectification SSR. Pikeun converters flyback, nurutkeun métode sampling eupan balik, éta bisa dibagi kana: pangaturan sisi primér (primér) jeung pangaturan sisi sekundér (sekundér); nurutkeun lokasi controller PWM. Ieu bisa dibagi kana: kontrol sisi primér (primer) jeung kontrol sisi sekundér (sekundér). Sigana mah teu aya hubunganana sareng MOSFET. Janten,Olukeykudu nanya: Dimana MOSFET disumputkeun? Naon peran eta dimaénkeun?

1. sisi primér (primer) adjustment jeung sisi sekundér (sekundér) adjustment

Stabilitas tegangan kaluaran merlukeun tumbu eupan balik pikeun ngirim informasi robah na ka PWM controller utama pikeun nyaluyukeun parobahan tegangan input sarta beban kaluaran. Nurutkeun kana métode sampling eupan balik béda, éta bisa dibagi kana sisi primér (primér) adjustment jeung sisi sekundér (sekundér) adjustment, sakumaha ditémbongkeun dina Gambar 1 jeung 2.

Sisi sekundér (sekundér) rectification dioda

SSR rectification sinkron MOSFET disimpen di handap

Sinyal eupan balik tina pangaturan sisi primér (primer) henteu dicandak langsung tina tegangan kaluaran, tapi tina gulungan bantu atanapi gulungan primér primér anu ngajaga hubungan proporsional anu tangtu sareng tegangan kaluaran. Ciri-cirina nyaéta:

① Metoda eupan balik teu langsung, laju pangaturan beban goréng jeung akurasi goréng;

②. Basajan jeung béaya rendah;

③. Teu perlu isolasi optocoupler.

Sinyal eupan balik pikeun pangaturan sisi sekundér (sekundér) dicandak langsung tina tegangan kaluaran nganggo optocoupler sareng TL431. Ciri-cirina nyaéta:

① Metoda eupan balik langsung, laju pangaturan beban alus, laju pangaturan linier, sarta precision tinggi;

②. Sirkuit adjustment rumit sareng mahal;

③. Perlu ngasingkeun optocoupler, anu ngagaduhan masalah sepuh dina waktosna.

2. sisi sekundér (sekundér) dioda rectification jeungMOSFETrectification sinkron SSR

Sisi sekundér (sekundér) tina konverter flyback biasana ngagunakeun panyaarah dioda kusabab arus kaluaran anu ageung tina ngecas gancang. Utamana pikeun ngecas langsung atanapi ngecas flash, arus kaluaran saluhur 5A. Pikeun ningkatkeun efisiensi, MOSFET dianggo gaganti dioda salaku panyaarah, anu disebut sékundér (sekundér) rectification sinkron SSR, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 3 sareng 4.

samping sekundér (sekundér) MOSFET rectification sinkron

Karakteristik sisi sekundér (sekundér) dioda rectification:

①. Basajan, euweuh controller drive tambahan diperlukeun, sarta biaya anu low;

② Nalika arus kaluaran ageung, efisiensina rendah;

③. Reliabiliti luhur.

Fitur sisi sekundér (sekundér) MOSFET rectification sinkron:

①. Komplek, merlukeun drive controller tambahan sarta ongkos tinggi;

②. Nalika arus kaluaran ageung, efisiensina luhur;

③. Dibandingkeun sareng dioda, réliabilitasna rendah.

Dina aplikasi praktis, MOSFET tina SSR rectification sinkron biasana dipindahkeun ti tungtung luhur ka tungtung low pikeun mempermudah nyetir, ditémbongkeun saperti dina Gambar 5.

Ciri tina MOSFET luhur-tungtung tina sinkron rectification SSR:

①. Merlukeun bootstrap drive atawa floating drive, nu ongkosna mahal;

②. EMI alus.

Karakteristik rectification sinkron SSR MOSFET disimpen dina tungtung low:

① drive langsung, drive basajan tur béaya rendah;

②. EMI goréng.

3. sisi primér (primer) kontrol jeung sisi sekundér (sekundér) kontrol

PWM controller utama disimpen dina sisi primér (primer). Struktur ieu disebut kontrol sisi primér (primer). Pikeun ningkatkeun akurasi tegangan kaluaran, laju régulasi beban, sareng laju régulasi linier, kontrol sisi primér (primer) peryogi optocoupler éksternal sareng TL431 pikeun ngabentuk tautan eupan balik. Sistem rubakpita leutik sarta laju respon slow.

Mun PWM controller utama disimpen dina sisi sekundér (sekundér), optocoupler na TL431 bisa dihapus, sarta tegangan kaluaran bisa langsung dikawasa tur disaluyukeun jeung respon gancang. Struktur ieu disebut kontrol sekundér (sekundér).

Fitur kontrol sisi primér (primer):

①. Optocoupler na TL431 diperlukeun, jeung speed respon slow;

②. Laju panyalindungan kaluaran lambat.

③. Dina mode kontinyu rectification sinkron CCM, sisi sekundér (sekundér) merlukeun sinyal sinkronisasi.

Fitur kontrol sekundér (sekundér):

①. Kaluaran langsung dideteksi, teu aya optocoupler sareng TL431 anu diperyogikeun, laju réspon gancang, sareng laju panyalindungan kaluaran gancang;

②. Sisi sekundér (sekundér) rectification sinkron MOSFET langsung disetir tanpa butuh sinyal sinkronisasi; Alat tambahan sapertos trafo pulsa, gandeng magnét atanapi gandeng kapasitif diperyogikeun pikeun ngirimkeun sinyal nyetir sisi primér (primer) MOSFET tegangan tinggi.

③. Sisi primér (primer) peryogi sirkuit awal, atanapi sisi sekundér (sekundér) gaduh catu daya bantu pikeun ngamimitian.

4. Modeu CCM kontinyu atawa mode DCM discontinuous

Konverter flyback tiasa beroperasi dina modeu CCM kontinyu atanapi modeu DCM discontinuous. Lamun arus dina pungkal sekundér (sekundér) ngahontal 0 dina ahir siklus switching, mangka disebut mode DCM discontinuous. Lamun arus pungkal sekundér (sekundér) henteu 0 dina ahir siklus switching, mangka disebut mode CCM kontinyu, ditémbongkeun saperti dina Gambar 8 jeung 9.

Ieu tiasa katingal tina Gambar 8 sareng Gambar 9 yén kaayaan kerja tina SSR rectification sinkron béda dina modeu operasi anu béda tina konverter flyback, anu ogé hartosna yén metode kontrol SSR rectification sinkron ogé bakal béda.

Upami waktos maot teu dipaliré, nalika damel dina modeu CCM kontinyu, SSR rectification sinkron gaduh dua kaayaan:

①. Sisi primér (primer) MOSFET tegangan tinggi dihurungkeun, sareng sisi sekundér (sekundér) rectification sinkron MOSFET dipareuman;

②. Sisi primér (primer) MOSFET tegangan tinggi dipareuman, sareng sisi sekundér (sekundér) sinkron rectification MOSFET dihurungkeun.

Nya kitu, upami waktos maot teu dipalire, SSR rectification sinkron gaduh tilu kaayaan nalika beroperasi dina modeu DCM anu discontinuous:

①. Sisi primér (primer) MOSFET tegangan tinggi dihurungkeun, sareng sisi sekundér (sekundér) rectification sinkron MOSFET dipareuman;

②. Sisi primér (primer) MOSFET tegangan tinggi dipareuman, sareng sisi sekundér (sekundér) rectification sinkron MOSFET dihurungkeun;

③. Sisi primér (primer) MOSFET tegangan tinggi dipareuman, sareng sisi sekundér (sekundér) sinkron pabeneran MOSFET dipareuman.

5. samping sekundér (sekundér) sinkron rectification SSR dina modeu CCM kontinyu

Lamun converter flyback muatan gancang beroperasi dina modeu CCM kontinyu, sisi primér (primér) métode kontrol, sisi sekundér (sekundér) rectification sinkron MOSFET merlukeun sinyal sinkronisasi ti sisi primér (primér) pikeun ngadalikeun shutdown nu.

Dua metodeu di handap ieu biasana dianggo pikeun kéngingkeun sinyal drive sinkron sisi sekundér (sekundér):

(1) Langsung ngagunakeun pungkal sekundér (sekundér), ditémbongkeun saperti dina Gambar 10;

(2) Anggo komponén isolasi tambahan sapertos trafo pulsa pikeun ngirimkeun sinyal drive sinkron ti sisi primér (primer) ka sisi sekundér (sekundér), sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 12.

Langsung ngagunakeun sekundér (sekundér) pungkal pikeun ménta sinyal drive sinkron, akurasi sinyal drive sinkron hésé pisan ngadalikeun, sarta hese ngahontal efisiensi dioptimalkeun jeung reliabilitas. Sababaraha pausahaan malah make controller digital pikeun ngaronjatkeun akurasi kontrol, ditémbongkeun saperti dina Gambar 11 Tembongkeun.

Ngagunakeun trafo pulsa pikeun ménta sinyal nyetir sinkron boga akurasi tinggi, tapi biaya relatif tinggi.

Métode kontrol sisi sekundér (sekundér) biasana ngagunakeun trafo pulsa atawa métode gandeng magnét pikeun ngirimkeun sinyal drive sinkron ti sisi sekundér (sekundér) ka sisi primér (primér), ditémbongkeun saperti dina Gambar 7.v

Langsung nganggo sekundér (sekundér) pungkal pikeun ménta sinyal drive sinkron

Langsung nganggo sekundér (sekundér) pungkal pikeun ménta sinyal drive sinkron + kontrol digital

6. Sisi sekundér (sekundér) rectification sinkron SSR dina modeu DCM discontinuous

Upami konverter flyback muatan gancang beroperasi dina modeu DCM anu discontinuous. Paduli metoda kontrol sisi primér (primer) atawa sisi sekundér (sekundér) métode kontrol, tegangan D jeung S pakait tina MOSFET rectification sinkron bisa langsung kauninga tur dikawasa.

(1) Ngahurungkeun MOSFET rectification sinkron

Nalika tegangan VDS tina MOSFET rectification sinkron robih tina positip ka négatif, dioda parasit internal hurung, sareng saatos sababaraha waktos, MOSFET rectification sinkron hurung, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 13.

(2) Pareuman MOSFET rectification sinkron

Saatos MOSFET rectification sinkron diaktipkeun, VDS = -Io * Rdson. Nalika arus pungkal sekundér (sekundér) turun ka 0, nyaéta, nalika tegangan sinyal deteksi ayeuna VDS robih tina négatip ka 0, MOSFET rectification sinkron pareum, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 13.

Ngahurungkeun sareng mareuman MOSFET koréksi sinkron dina modeu DCM anu discontinuous

Dina aplikasi praktis, MOSFET rectification sinkron pareum sateuacan arus pungkal sekundér (sekundér) ngahontal 0 (VDS = 0). Nilai tegangan rujukan deteksi ayeuna diatur ku chip béda béda, kayaning -20mV, -50mV, -100mV, -200mV, jsb.

Tegangan rujukan deteksi ayeuna tina sistem dibereskeun. Nu leuwih gede nilai mutlak tegangan rujukan deteksi ayeuna, nu leuwih leutik kasalahan gangguan jeung leuwih alus akurasi. Nanging, nalika arus beban kaluaran Io turun, MOSFET rectification sinkron bakal pareum dina arus kaluaran anu langkung ageung, sareng dioda parasit internalna bakal ngalaksanakeun langkung lami, janten efisiensina ngirangan, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 14.

Tegangan rujukan sensing ayeuna sareng waktos pareum MOSFET rectification sinkron

Sajaba ti éta, lamun nilai mutlak tegangan rujukan deteksi ayeuna teuing leutik. Kasalahan sistem sareng gangguan tiasa nyababkeun MOSFET rectification sinkron dipareuman saatos arus pungkal sekundér (sekundér) ngaleuwihan 0, nyababkeun arus inflow sabalikna, mangaruhan efisiensi sareng reliabilitas sistem.

Sinyal deteksi ayeuna-precision tinggi tiasa ningkatkeun efisiensi sareng reliabilitas sistem, tapi biaya alat bakal ningkat. Akurasi sinyal deteksi ayeuna aya hubunganana sareng faktor-faktor ieu:
①. Akurasi jeung hawa drift tegangan rujukan deteksi ayeuna;
②. Tegangan bias sareng tegangan offset, arus bias sareng arus offset, sareng drift suhu tina panguat ayeuna;
③. Akurasi sareng hawa drift on-voltage Rdson tina MOSFET rectification sinkron.

Salaku tambahan, tina sudut pandang sistem, éta tiasa ningkat ngaliwatan kontrol digital, ngarobih tegangan rujukan deteksi ayeuna, sareng ngarobih tegangan nyetir MOSFET sinkron.

Nalika arus kaluaran beban Io nurun, lamun tegangan nyetir tina MOSFET kakuatan nurun, pakait MOSFET péngkolan-on tegangan Rdson naek. Ditémbongkeun saperti dina Gambar 15, kasebut nyaéta dimungkinkeun pikeun nyingkahan shutdown awal MOSFET rectification sinkron, ngurangan waktu konduksi tina dioda parasit, sarta ngaronjatkeun efisiensi sistem.

Ngurangan tegangan nyetir VGS sareng mareuman MOSFET rectification sinkron

Ieu bisa ditempo ti Gambar 14 yén nalika beban kaluaran ayeuna Io turun, tegangan rujukan deteksi ayeuna ogé turun. Ku cara kieu, nalika kaluaran Io ayeuna badag, tegangan rujukan deteksi ayeuna luhur dipaké pikeun ngaronjatkeun akurasi kontrol; lamun arus kaluaran Io low, tegangan rujukan deteksi ayeuna handap dipaké. Éta ogé tiasa ningkatkeun waktos konduksi MOSFET rectification sinkron sareng ningkatkeun efisiensi sistem.

Nalika métode di luhur teu bisa dipaké pikeun perbaikan, diodes Schottky ogé bisa disambungkeun di paralel dina duanana tungtung MOSFET rectification sinkron. Saatos MOSFET rectification sinkron dipareuman sateuacanna, hiji dioda Schottky éksternal bisa disambungkeun pikeun freewheeling.

7. sekundér (sekundér) kontrol CCM + mode hibrid DCM

Ayeuna, dasarna aya dua solusi anu biasa dianggo pikeun ngecas gancang telepon sélulér:

(1) sisi primér (primér) kontrol jeung mode kerja DCM. Sisi sekundér (sekundér) rectification sinkron MOSFET teu merlukeun sinyal sinkronisasi.

(2) kontrol sekundér (sekundér), CCM + DCM campur mode operasi (lamun kaluaran beban ayeuna nurun, ti CCM mun DCM). Sisi sekundér (sekundér) rectification sinkron MOSFET langsung didorong, sareng prinsip logika péngkolan sareng mareuman na dipidangkeun dina Gambar 16:

Ngahurungkeun MOSFET rectification sinkron: Nalika tegangan VDS tina MOSFET rectification sinkron robah tina positip ka négatip, dioda parasit internal na hurung. Saatos reureuh tangtu, MOSFET rectification sinkron hurung.

Pareuman MOSFET rectification sinkron:

① Lamun tegangan kaluaran kirang ti nilai set, sinyal jam sinkron dipaké pikeun ngadalikeun turn-off MOSFET tur dianggo dina modeu CCM.

② Lamun tegangan kaluaran leuwih gede ti nilai set, sinyal jam sinkron ieu shielded jeung métode gawé sarua jeung mode DCM. Sinyal VDS=-Io*Rdson ngadalikeun shutdown MOSFET rectification sinkron.

Sisi sekundér (sekundér) ngadalikeun rectification sinkron MOSFET turn-off

Ayeuna, sadayana terang naon peran MOSFET dina sadaya QC ngecas gancang!

Ngeunaan Olukey

Tim inti Olukey parantos fokus kana komponén salami 20 taun sareng kantor pusatna di Shenzhen. Usaha utama: MOSFET, MCU, IGBT sareng alat anu sanés. Produk agén utama nyaéta WINSOK sareng Cmsemicon. Produk loba dipaké dina industri militér, kontrol industri, énergi anyar, produk médis, 5G, Internet of Things, imah pinter, sarta sagala rupa produk éléktronik konsumén. Ngandelkeun kaunggulan tina agén umum global aslina, kami dumasar kana pasar Cina. Kami nganggo jasa nguntungkeun komprehensif kami pikeun ngenalkeun rupa-rupa komponén éléktronik canggih canggih ka konsumén urang, mantuan pabrik dina ngahasilkeun produk kualitas luhur sarta nyadiakeun layanan komprehensif.