Η βασική δομή τροφοδοσίας τουγρήγορη φόρτισηΤο QC χρησιμοποιεί flyback + δευτερεύουσα πλευρική (δευτερεύουσα) σύγχρονη διόρθωση SSR. Για τους μετατροπείς flyback, σύμφωνα με τη μέθοδο δειγματοληψίας ανάδρασης, μπορεί να χωριστεί σε: ρύθμιση κύριας (πρωτεύουσας) πλευράς και ρύθμιση δευτερεύουσας (δευτερεύουσας) πλευράς. ανάλογα με τη θέση του ελεγκτή PWM. Μπορεί να χωριστεί σε: πρωτεύον πλευρικό (πρωτεύον) έλεγχος και δευτερεύον πλευρικό (δευτερεύον) έλεγχο. Φαίνεται ότι δεν έχει καμία σχέση με το MOSFET. Ετσι,Olukeyπρέπει να ρωτήσει: Πού είναι κρυμμένο το MOSFET; Τι ρόλο έπαιξε;
1. Ρύθμιση κύριας (κύριας) πλευράς και ρύθμιση δευτερεύουσας (δευτερεύουσας).
Η σταθερότητα της τάσης εξόδου απαιτεί έναν σύνδεσμο ανάδρασης για αποστολή των αλλαγών πληροφοριών στον κύριο ελεγκτή PWM για προσαρμογή των αλλαγών στην τάση εισόδου και στο φορτίο εξόδου. Σύμφωνα με τις διαφορετικές μεθόδους δειγματοληψίας ανάδρασης, μπορεί να χωριστεί σε ρύθμιση κύριας (κύριας) πλευράς και δευτερεύουσας (δευτερεύουσας) προσαρμογής, όπως φαίνεται στα Σχήματα 1 και 2.
Το σήμα ανάδρασης της ρύθμισης της κύριας πλευράς (πρωτεύουσας) δεν λαμβάνεται απευθείας από την τάση εξόδου, αλλά από το βοηθητικό τύλιγμα ή το πρωτεύον τύλιγμα που διατηρεί μια ορισμένη αναλογική σχέση με την τάση εξόδου. Τα χαρακτηριστικά του είναι:
① Μέθοδος έμμεσης ανάδρασης, κακός ρυθμός ρύθμισης φορτίου και κακή ακρίβεια.
②. Απλό και χαμηλό κόστος?
③. Δεν χρειάζεται μονωτικός οπτοζεύκτης.
Το σήμα ανάδρασης για δευτερεύουσα πλευρική (δευτερεύουσα) ρύθμιση λαμβάνεται απευθείας από την τάση εξόδου χρησιμοποιώντας οπτικό ζευκτήρα και TL431. Τα χαρακτηριστικά του είναι:
① Μέθοδος άμεσης ανάδρασης, καλός ρυθμός ρύθμισης φορτίου, ρυθμός γραμμικής ρύθμισης και υψηλή ακρίβεια.
②. Το κύκλωμα ρύθμισης είναι πολύπλοκο και δαπανηρό.
③. Είναι απαραίτητο να απομονωθεί ο οπτικός συζευκτήρας, ο οποίος έχει προβλήματα γήρανσης με την πάροδο του χρόνου.
2. Ανόρθωση δευτερεύουσας (δευτερεύουσας) διόδου καιMOSFETSSR σύγχρονης ανόρθωσης
Η δευτερεύουσα πλευρά (δευτερεύουσα) του μετατροπέα flyback συνήθως χρησιμοποιεί διόρθωση διόδου λόγω του μεγάλου ρεύματος εξόδου της γρήγορης φόρτισης. Ειδικά για άμεση φόρτιση ή φόρτιση flash, το ρεύμα εξόδου είναι τόσο υψηλό όσο 5Α. Προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση, χρησιμοποιείται MOSFET αντί της διόδου ως ανορθωτής, ο οποίος ονομάζεται δευτερεύουσα (δευτερεύουσα) σύγχρονη ανόρθωση SSR, όπως φαίνεται στα Σχήματα 3 και 4.
Χαρακτηριστικά της ανόρθωσης δευτερεύουσας (δευτερεύουσας) διόδου:
①. Απλό, δεν απαιτείται πρόσθετος ελεγκτής κίνησης και το κόστος είναι χαμηλό.
② Όταν το ρεύμα εξόδου είναι μεγάλο, η απόδοση είναι χαμηλή.
③. Υψηλή αξιοπιστία.
Χαρακτηριστικά της δευτερεύουσας πλευρικής (δευτερεύουσας) σύγχρονης ανόρθωσης MOSFET:
①. Πολύπλοκο, που απαιτεί πρόσθετο ελεγκτή κίνησης και υψηλό κόστος.
②. Όταν το ρεύμα εξόδου είναι μεγάλο, η απόδοση είναι υψηλή.
③. Σε σύγκριση με τις διόδους, η αξιοπιστία τους είναι χαμηλή.
Σε πρακτικές εφαρμογές, το MOSFET του SSR σύγχρονης ανόρθωσης μετακινείται συνήθως από το υψηλό άκρο στο χαμηλό άκρο για να διευκολυνθεί η οδήγηση, όπως φαίνεται στο Σχήμα 5.
Τα χαρακτηριστικά του high-end MOSFET σύγχρονης ανόρθωσης SSR:
①. Απαιτεί μονάδα bootstrap ή κινητή μονάδα δίσκου, η οποία είναι δαπανηρή.
②. Καλό EMI.
Τα χαρακτηριστικά της σύγχρονης ανόρθωσης SSR MOSFET που τοποθετείται στο χαμηλό άκρο:
① Άμεση κίνηση, απλή κίνηση και χαμηλό κόστος.
②. Κακή EMI.
3. Πρωτεύων πλευρικός (πρωτεύων) έλεγχος και δευτερεύων πλευρικός (δευτερογενής) έλεγχος
Ο κύριος ελεγκτής PWM τοποθετείται στην κύρια πλευρά (κύρια). Αυτή η δομή ονομάζεται κύριος πλευρικός (πρωτεύων) έλεγχος. Προκειμένου να βελτιωθεί η ακρίβεια της τάσης εξόδου, του ρυθμού ρύθμισης φορτίου και του ρυθμού γραμμικής ρύθμισης, ο έλεγχος της κύριας πλευράς (πρωτεύοντος) απαιτεί έναν εξωτερικό οπτοζεύκτη και το TL431 για να σχηματίσουν μια σύνδεση ανάδρασης. Το εύρος ζώνης του συστήματος είναι μικρό και η ταχύτητα απόκρισης είναι αργή.
Εάν ο κύριος ελεγκτής PWM τοποθετηθεί στη δευτερεύουσα πλευρά (δευτερεύουσα), ο οπτικός συζευκτήρας και το TL431 μπορούν να αφαιρεθούν και η τάση εξόδου μπορεί να ελεγχθεί άμεσα και να ρυθμιστεί με γρήγορη απόκριση. Αυτή η δομή ονομάζεται δευτερεύων (δευτερογενής) έλεγχος.
Χαρακτηριστικά του κύριου πλευρικού (πρωτεύοντος) ελέγχου:
①. Απαιτούνται Optocoupler και TL431 και η ταχύτητα απόκρισης είναι αργή.
②. Η ταχύτητα προστασίας εξόδου είναι αργή.
③. Στη συνεχή λειτουργία σύγχρονης ανόρθωσης CCM, η δευτερεύουσα πλευρά (δευτερεύουσα) απαιτεί σήμα συγχρονισμού.
Χαρακτηριστικά δευτερεύοντος (δευτερεύοντος) ελέγχου:
①. Η έξοδος ανιχνεύεται άμεσα, δεν απαιτείται οπτικός συζευκτήρας και TL431, η ταχύτητα απόκρισης είναι γρήγορη και η ταχύτητα προστασίας εξόδου είναι γρήγορη.
②. Το δευτερεύον πλευρικό (δευτερεύον) σύγχρονο MOSFET ανόρθωσης οδηγείται απευθείας χωρίς την ανάγκη σημάτων συγχρονισμού. Απαιτούνται πρόσθετες συσκευές όπως μετασχηματιστές παλμών, μαγνητικές ζεύξεις ή χωρητικοί ζεύκτες για τη μετάδοση των σημάτων οδήγησης του πρωτεύοντος πλευρικού (πρωτεύοντος) MOSFET υψηλής τάσης.
③. Η κύρια πλευρά (πρωτεύουσα) χρειάζεται ένα κύκλωμα εκκίνησης ή η δευτερεύουσα πλευρά (δευτερεύουσα) έχει βοηθητικό τροφοδοτικό για εκκίνηση.
4. Συνεχής λειτουργία CCM ή ασυνεχής λειτουργία DCM
Ο μετατροπέας flyback μπορεί να λειτουργήσει σε λειτουργία συνεχούς CCM ή σε ασυνεχή λειτουργία DCM. Εάν το ρεύμα στη δευτερεύουσα (δευτερεύουσα) περιέλιξη φτάσει το 0 στο τέλος ενός κύκλου μεταγωγής, ονομάζεται ασυνεχής λειτουργία DCM. Εάν το ρεύμα της δευτερεύουσας (δευτερεύουσας) περιέλιξης δεν είναι 0 στο τέλος ενός κύκλου μεταγωγής, ονομάζεται λειτουργία συνεχούς CCM, όπως φαίνεται στα Σχήματα 8 και 9.
Μπορεί να φανεί από το Σχήμα 8 και το Σχήμα 9 ότι οι καταστάσεις λειτουργίας του SSR σύγχρονης ανόρθωσης είναι διαφορετικές σε διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας του μετατροπέα flyback, πράγμα που σημαίνει επίσης ότι οι μέθοδοι ελέγχου του SSR σύγχρονης ανόρθωσης θα είναι επίσης διαφορετικές.
Εάν ο νεκρός χρόνος αγνοηθεί, όταν εργάζεστε σε λειτουργία συνεχούς CCM, το SSR σύγχρονης διόρθωσης έχει δύο καταστάσεις:
①. Το πρωτεύον πλαϊνό (πρωτεύον) MOSFET υψηλής τάσης είναι ενεργοποιημένο και το δευτερεύον πλευρικό (δευτερεύον) σύγχρονο MOSFET ανόρθωσης είναι απενεργοποιημένο.
②. Το πρωτεύον πλαϊνό (πρωτεύον) MOSFET υψηλής τάσης είναι απενεργοποιημένο και το δευτερεύον πλευρικό (δευτερεύον) σύγχρονο MOSFET ανόρθωσης είναι ενεργοποιημένο.
Ομοίως, εάν αγνοηθεί ο νεκρός χρόνος, το SSR σύγχρονης διόρθωσης έχει τρεις καταστάσεις όταν λειτουργεί σε ασυνεχή λειτουργία DCM:
①. Το πρωτεύον πλαϊνό (πρωτεύον) MOSFET υψηλής τάσης είναι ενεργοποιημένο και το δευτερεύον πλευρικό (δευτερεύον) σύγχρονο MOSFET ανόρθωσης είναι απενεργοποιημένο.
②. Το MOSFET υψηλής τάσης της κύριας πλευράς (πρωτεύον) είναι απενεργοποιημένο και το MOSFET της δευτερεύουσας (δευτερεύουσας) σύγχρονης ανόρθωσης είναι ενεργοποιημένο.
③. Το πρωτεύον πλαϊνό (πρωτεύον) MOSFET υψηλής τάσης είναι απενεργοποιημένο και το δευτερεύον πλευρικό (δευτερεύον) σύγχρονο MOSFET ανόρθωσης είναι απενεργοποιημένο.
5. Δευτερεύουσα πλευρική (δευτερεύουσα) σύγχρονη ανόρθωση SSR σε λειτουργία συνεχούς CCM
Εάν ο μετατροπέας ταχείας φόρτισης flyback λειτουργεί στη λειτουργία συνεχούς λειτουργίας CCM, η μέθοδος ελέγχου της κύριας (κύριας) πλευράς, το MOSFET σύγχρονης ανόρθωσης δευτερεύουσας πλευράς (δευτερεύουσας) απαιτεί ένα σήμα συγχρονισμού από την κύρια πλευρά (κύρια) για τον έλεγχο του τερματισμού λειτουργίας.
Οι ακόλουθες δύο μέθοδοι χρησιμοποιούνται συνήθως για τη λήψη του σήματος σύγχρονης μετάδοσης κίνησης της δευτερεύουσας πλευράς (δευτερεύουσας):
(1) Χρησιμοποιήστε απευθείας τη δευτερεύουσα (δευτερεύουσα) περιέλιξη, όπως φαίνεται στο Σχήμα 10.
(2) Χρησιμοποιήστε πρόσθετα εξαρτήματα απομόνωσης όπως μετασχηματιστές παλμών για τη μετάδοση του σήματος σύγχρονης μετάδοσης κίνησης από την κύρια πλευρά (πρωτεύουσα) στη δευτερεύουσα πλευρά (δευτερεύουσα), όπως φαίνεται στο Σχήμα 12.
Χρησιμοποιώντας απευθείας τη δευτερεύουσα (δευτερεύουσα) περιέλιξη για τη λήψη του σήματος σύγχρονης μετάδοσης κίνησης, η ακρίβεια του σήματος της σύγχρονης μετάδοσης κίνησης είναι πολύ δύσκολο να ελεγχθεί και είναι δύσκολο να επιτευχθεί βελτιστοποιημένη απόδοση και αξιοπιστία. Ορισμένες εταιρείες χρησιμοποιούν ακόμη και ψηφιακούς ελεγκτές για να βελτιώσουν την ακρίβεια ελέγχου, όπως φαίνεται στο Σχήμα 11 Εμφάνιση.
Η χρήση ενός μετασχηματιστή παλμών για τη λήψη σημάτων σύγχρονης οδήγησης έχει υψηλή ακρίβεια, αλλά το κόστος είναι σχετικά υψηλό.
Η δευτερεύουσα πλευρά (δευτερεύουσα) μέθοδος ελέγχου χρησιμοποιεί συνήθως έναν μετασχηματιστή παλμών ή μια μέθοδο μαγνητικής σύζευξης για τη μετάδοση του σήματος σύγχρονης μετάδοσης κίνησης από τη δευτερεύουσα πλευρά (δευτερεύουσα) στην κύρια πλευρά (πρωτεύουσα), όπως φαίνεται στο σχήμα 7.v.
6. Δευτερεύουσα πλευρική (δευτερεύουσα) σύγχρονη ανόρθωση SSR σε ασυνεχή λειτουργία DCM
Εάν ο μετατροπέας επαναφοράς γρήγορης φόρτισης λειτουργεί σε ασυνεχή λειτουργία DCM. Ανεξάρτητα από τη μέθοδο ελέγχου της κύριας πλευράς (πρωτεύουσας) ή τη μέθοδο ελέγχου δευτερεύουσας (δευτερεύουσας), οι πτώσεις τάσης D και S του MOSFET σύγχρονης ανόρθωσης μπορούν να ανιχνευθούν και να ελεγχθούν άμεσα.
(1) Ενεργοποίηση του MOSFET σύγχρονης διόρθωσης
Όταν η τάση του VDS του MOSFET σύγχρονης ανόρθωσης αλλάζει από θετική σε αρνητική, η εσωτερική παρασιτική δίοδος ανάβει και μετά από μια ορισμένη καθυστέρηση ανάβει το MOSFET σύγχρονης ανόρθωσης, όπως φαίνεται στο Σχήμα 13.
(2) Απενεργοποίηση του MOSFET σύγχρονης διόρθωσης
Αφού ενεργοποιηθεί το MOSFET σύγχρονης διόρθωσης, VDS=-Io*Rdson. Όταν το δευτερεύον (δευτερεύον) ρεύμα περιέλιξης μειώνεται στο 0, δηλαδή όταν η τάση του σήματος ανίχνευσης ρεύματος VDS αλλάζει από αρνητικό σε 0, το MOSFET σύγχρονης ανόρθωσης απενεργοποιείται, όπως φαίνεται στο Σχήμα 13.
Σε πρακτικές εφαρμογές, το MOSFET σύγχρονης ανόρθωσης απενεργοποιείται πριν το δευτερεύον (δευτερεύον) ρεύμα περιέλιξης φτάσει στο 0 (VDS=0). Οι τιμές τάσης αναφοράς ανίχνευσης ρεύματος που ορίζονται από διαφορετικά τσιπ είναι διαφορετικές, όπως -20mV, -50mV, -100mV, -200mV κ.λπ.
Η τάση αναφοράς ανίχνευσης ρεύματος του συστήματος είναι σταθερή. Όσο μεγαλύτερη είναι η απόλυτη τιμή της τάσης αναφοράς ανίχνευσης ρεύματος, τόσο μικρότερο είναι το σφάλμα παρεμβολής και τόσο καλύτερη είναι η ακρίβεια. Ωστόσο, όταν το ρεύμα φορτίου εξόδου Io μειώνεται, το MOSFET σύγχρονης ανόρθωσης θα απενεργοποιηθεί με μεγαλύτερο ρεύμα εξόδου και η εσωτερική του παρασιτική δίοδος θα μεταφέρει για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, επομένως η απόδοση μειώνεται, όπως φαίνεται στο Σχήμα 14.
Επιπλέον, εάν η απόλυτη τιμή της τάσης αναφοράς ανίχνευσης ρεύματος είναι πολύ μικρή. Σφάλματα συστήματος και παρεμβολές μπορεί να προκαλέσουν την απενεργοποίηση του MOSFET σύγχρονης διόρθωσης αφού το δευτερεύον (δευτερεύον) ρεύμα περιέλιξης υπερβεί το 0, με αποτέλεσμα ρεύμα αντίστροφης εισροής, επηρεάζοντας την απόδοση και την αξιοπιστία του συστήματος.
Τα σήματα ανίχνευσης ρεύματος υψηλής ακρίβειας μπορούν να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα και την αξιοπιστία του συστήματος, αλλά το κόστος της συσκευής θα αυξηθεί. Η ακρίβεια του τρέχοντος σήματος ανίχνευσης σχετίζεται με τους ακόλουθους παράγοντες:
①. Ακρίβεια και μετατόπιση θερμοκρασίας της τάσης αναφοράς ανίχνευσης ρεύματος.
②. Η τάση πόλωσης και η τάση μετατόπισης, το ρεύμα πόλωσης και το ρεύμα μετατόπισης και η μετατόπιση θερμοκρασίας του ενισχυτή ρεύματος.
③. Η ακρίβεια και η μετατόπιση θερμοκρασίας του Rdson στην τάση του MOSFET σύγχρονης ανόρθωσης.
Επιπλέον, από την άποψη του συστήματος, μπορεί να βελτιωθεί μέσω ψηφιακού ελέγχου, αλλαγής της τάσης αναφοράς ανίχνευσης ρεύματος και αλλαγής της τάσης οδήγησης MOSFET σύγχρονης ανόρθωσης.
Όταν το ρεύμα φορτίου εξόδου Io μειώνεται, εάν μειωθεί η τάση οδήγησης του MOSFET ισχύος, αυξάνεται η αντίστοιχη τάση ενεργοποίησης του MOSFET Rdson. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 15, είναι δυνατό να αποφευχθεί η πρόωρη απενεργοποίηση του MOSFET σύγχρονης ανόρθωσης, να μειωθεί ο χρόνος αγωγής της παρασιτικής διόδου και να βελτιωθεί η απόδοση του συστήματος.
Μπορεί να φανεί από το Σχήμα 14 ότι όταν το ρεύμα φορτίου εξόδου Io μειώνεται, η τάση αναφοράς ανίχνευσης ρεύματος μειώνεται επίσης. Με αυτόν τον τρόπο, όταν το ρεύμα εξόδου Io είναι μεγάλο, χρησιμοποιείται υψηλότερη τάση αναφοράς ανίχνευσης ρεύματος για τη βελτίωση της ακρίβειας ελέγχου. όταν το ρεύμα εξόδου Io είναι χαμηλό, χρησιμοποιείται χαμηλότερη τάση αναφοράς ανίχνευσης ρεύματος. Μπορεί επίσης να βελτιώσει τον χρόνο αγωγιμότητας του MOSFET σύγχρονης ανόρθωσης και να βελτιώσει την απόδοση του συστήματος.
Όταν η παραπάνω μέθοδος δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για βελτίωση, οι δίοδοι Schottky μπορούν επίσης να συνδεθούν παράλληλα και στα δύο άκρα του MOSFET σύγχρονης ανόρθωσης. Αφού απενεργοποιηθεί εκ των προτέρων το MOSFET σύγχρονης ανόρθωσης, μπορεί να συνδεθεί μια εξωτερική δίοδος Schottky για ελεύθερο τροχό.
7. Δευτερεύων (δευτερεύων) έλεγχος υβριδική λειτουργία CCM+DCM
Επί του παρόντος, υπάρχουν βασικά δύο ευρέως χρησιμοποιούμενες λύσεις για γρήγορη φόρτιση κινητού τηλεφώνου:
(1) Κύριος πλευρικός (κύριος) έλεγχος και λειτουργία DCM. Δευτερεύουσα πλευρική (δευτερεύουσα) σύγχρονη διόρθωση Το MOSFET δεν απαιτεί σήμα συγχρονισμού.
(2) Δευτερεύων (δευτερεύων) έλεγχος, μεικτός τρόπος λειτουργίας CCM+DCM (όταν το ρεύμα φορτίου εξόδου μειώνεται, από CCM σε DCM). Το δευτερεύον πλευρικό (δευτερεύον) σύγχρονο MOSFET ανόρθωσης οδηγείται απευθείας και οι λογικές αρχές ενεργοποίησης και απενεργοποίησης φαίνονται στο Σχήμα 16:
Ενεργοποίηση του σύγχρονου MOSFET ανόρθωσης: Όταν η τάση του VDS του MOSFET σύγχρονης ανόρθωσης αλλάζει από θετική σε αρνητική, ενεργοποιείται η εσωτερική παρασιτική του δίοδος. Μετά από μια ορισμένη καθυστέρηση, το MOSFET σύγχρονης διόρθωσης ενεργοποιείται.
Απενεργοποίηση του σύγχρονου MOSFET διόρθωσης:
① Όταν η τάση εξόδου είναι μικρότερη από την καθορισμένη τιμή, το σήμα σύγχρονου ρολογιού χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της απενεργοποίησης του MOSFET και τη λειτουργία σε λειτουργία CCM.
② Όταν η τάση εξόδου είναι μεγαλύτερη από την καθορισμένη τιμή, το σήμα σύγχρονου ρολογιού θωρακίζεται και η μέθοδος εργασίας είναι ίδια με τη λειτουργία DCM. Το σήμα VDS=-Io*Rdson ελέγχει τον τερματισμό λειτουργίας του σύγχρονου MOSFET διόρθωσης.
Τώρα, όλοι γνωρίζουν τι ρόλο παίζει το MOSFET σε ολόκληρο το QC γρήγορης φόρτισης!
Σχετικά με τον Olukey
Η βασική ομάδα του Olukey έχει επικεντρωθεί στα εξαρτήματα για 20 χρόνια και έχει την έδρα του στο Shenzhen. Κύρια επιχείρηση: MOSFET, MCU, IGBT και άλλες συσκευές. Τα κύρια προϊόντα αντιπροσώπων είναι τα WINSOK και Cmsemicon. Τα προϊόντα χρησιμοποιούνται ευρέως στη στρατιωτική βιομηχανία, τον βιομηχανικό έλεγχο, τη νέα ενέργεια, τα ιατρικά προϊόντα, το 5G, το Διαδίκτυο των πραγμάτων, τα έξυπνα σπίτια και διάφορα καταναλωτικά ηλεκτρονικά προϊόντα. Βασιζόμενοι στα πλεονεκτήματα του αρχικού παγκόσμιου γενικού αντιπροσώπου, βασιζόμαστε στην κινεζική αγορά. Χρησιμοποιούμε τις ολοκληρωμένες συμφέρουσες υπηρεσίες μας για να παρουσιάσουμε στους πελάτες μας διάφορα προηγμένα ηλεκτρονικά εξαρτήματα υψηλής τεχνολογίας, να βοηθήσουμε τους κατασκευαστές να παράγουν προϊόντα υψηλής ποιότητας και να παρέχουμε ολοκληρωμένες υπηρεσίες.
Ώρα δημοσίευσης: Δεκ-14-2023
