Olukey: Gəlin MOSFET-in sürətli şarjın əsas arxitekturasındakı rolundan danışaq

Əsas enerji təchizatı strukturusürətli şarjQC flyback + ikincili yan (ikinci dərəcəli) sinxron rektifikasiya SSR-dən istifadə edir. Uçuş çeviriciləri üçün, əks əlaqə seçmə üsuluna görə, onu aşağıdakılara bölmək olar: birincili yan (ilkin) tənzimləmə və ikinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) tənzimləmə; PWM nəzarətçisinin yerləşdiyi yerə görə. Onu aşağıdakılara bölmək olar: birinci dərəcəli (ilkin) nəzarət və ikinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) nəzarət. Görünür, bunun MOSFET ilə heç bir əlaqəsi yoxdur. Belə ki,Olukeysual verməlidir: MOSFET harada gizlənir? Hansı rolu oynadı?

1. İlkin yan (ilkin) tənzimləmə və ikinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) tənzimləmə

Çıxış gərginliyinin sabitliyi, giriş gərginliyində və çıxış yükündəki dəyişiklikləri tənzimləmək üçün onun dəyişən məlumatını PWM əsas nəzarətçisinə göndərmək üçün əks əlaqə bağlantısı tələb edir. Fərqli əks əlaqə seçmə üsullarına görə, Şəkil 1 və 2-də göstərildiyi kimi, ilkin (ilkin) tənzimləmə və ikinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) tənzimləməyə bölünə bilər.

İkinci dərəcəli yan (ikinci dərəcəli) diodun düzəldilməsi

SSR sinxron rektifikasiyası MOSFET aşağıya yerləşdirilir

Birincil yan (əsas) tənzimləmənin əks əlaqə siqnalı birbaşa çıxış gərginliyindən deyil, köməkçi sarğıdan və ya çıxış gərginliyi ilə müəyyən mütənasib əlaqə saxlayan birincil birincil sarğıdan alınır. Onun xüsusiyyətləri bunlardır:

① Dolayı əks əlaqə metodu, zəif yük tənzimləmə dərəcəsi və zəif dəqiqlik;

②. Sadə və aşağı qiymət;

③. İzolyasiya optokuplatoruna ehtiyac yoxdur.

İkinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) tənzimləmə üçün əks əlaqə siqnalı bir optokupl və TL431 istifadə edərək birbaşa çıxış gərginliyindən alınır. Onun xüsusiyyətləri bunlardır:

① Birbaşa əks əlaqə metodu, yaxşı yük tənzimləmə dərəcəsi, xətti tənzimləmə dərəcəsi və yüksək dəqiqlik;

②. Tənzimləmə sxemi mürəkkəb və bahalıdır;

③. Zamanla yaşlanma problemləri olan optokuplatoru təcrid etmək lazımdır.

2. İkinci dərəcəli yan (ikinci dərəcəli) diodun düzəldilməsi vəMOSFETsinxron rektifikasiya SSR

Uçuş çeviricisinin ikincil tərəfi (ikinci dərəcəli) sürətli şarjın böyük çıxış cərəyanı səbəbindən adətən diod düzəlişindən istifadə edir. Xüsusilə birbaşa şarj və ya flaş doldurulması üçün çıxış cərəyanı 5A qədər yüksəkdir. Səmərəliliyi artırmaq üçün Şəkil 3 və 4-də göstərildiyi kimi ikincil (ikincili) sinxron rektifikasiya SSR adlanan düzəldici kimi diod əvəzinə MOSFET istifadə olunur.

İkinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) MOSFET sinxron rektifikasiyası

İkinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) diodların düzəldilməsinin xüsusiyyətləri:

①. Sadə, əlavə sürücü nəzarətçisi tələb olunmur və dəyəri aşağıdır;

② Çıxış cərəyanı böyük olduqda, səmərəlilik aşağı olur;

③. Yüksək etibarlılıq.

İkinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) MOSFET sinxron düzəlişinin xüsusiyyətləri:

①. Əlavə sürücü nəzarətçisi və yüksək qiymət tələb edən mürəkkəb;

②. Çıxış cərəyanı böyük olduqda, səmərəlilik yüksəkdir;

③. Diodlarla müqayisədə onların etibarlılığı aşağıdır.

Praktik tətbiqlərdə, Şəkil 5-də göstərildiyi kimi, sinxron rektifikasiya SSR-nin MOSFET-i adətən sürməyi asanlaşdırmaq üçün yüksək ucdan aşağıya köçürülür.

Sinxron rektifikasiya SSR-nin yüksək səviyyəli MOSFET xüsusiyyətləri:

①. Bu, baha başa gələn yükləyici disk və ya üzən sürücü tələb edir;

②. Yaxşı EMI.

Sinxron rektifikasiya SSR MOSFET-in aşağı ucunda yerləşdirilmiş xüsusiyyətləri:

① Birbaşa sürücülük, sadə sürücülük və aşağı qiymət;

②. Zəif EMI.

3. İlkin yan (ilkin) nəzarət və ikinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) nəzarət

PWM əsas nəzarətçisi əsas tərəfə (əsas) yerləşdirilir. Bu struktura ilkin yan (birincil) nəzarət deyilir. Çıxış gərginliyinin, yükün tənzimləmə sürətinin və xətti tənzimləmə dərəcəsinin dəqiqliyini yaxşılaşdırmaq üçün əsas tərəf (əsas) nəzarət xarici optokuplator və geribildirim əlaqəsi yaratmaq üçün TL431 tələb edir. Sistemin bant genişliyi kiçikdir və cavab sürəti yavaşdır.

PWM əsas tənzimləyicisi ikincil tərəfə (ikinci dərəcəli) yerləşdirilirsə, optokupl və TL431 çıxarıla bilər və çıxış gərginliyi sürətli reaksiya ilə birbaşa idarə oluna və tənzimlənə bilər. Bu struktur ikincili (ikinci dərəcəli) nəzarət adlanır.

Birincili (ilkin) nəzarətin xüsusiyyətləri:

①. Optocoupler və TL431 tələb olunur və cavab sürəti yavaşdır;

②. Çıxış mühafizəsinin sürəti yavaşdır.

③. Sinxron rektifikasiya davamlı rejimində CCM, ikincil tərəf (ikinci dərəcəli) sinxronizasiya siqnalını tələb edir.

İkinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) nəzarətin xüsusiyyətləri:

①. Çıxış birbaşa aşkar edilir, heç bir optocoupler və TL431 tələb olunmur, cavab sürəti sürətlidir və çıxışın qorunması sürəti sürətlidir;

②. İkinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) sinxron rektifikasiya MOSFET sinxronizasiya siqnallarına ehtiyac olmadan birbaşa idarə olunur; ilkin yan (ilkin) yüksək gərginlikli MOSFET-in hərəkət siqnallarını ötürmək üçün impuls transformatorları, maqnit muftalar və ya kapasitiv birləşdiricilər kimi əlavə qurğular tələb olunur.

③. Birincil tərəfə (əsas) başlanğıc dövrə lazımdır və ya ikincil tərəfə (ikinci dərəcəli) başlanğıc üçün köməkçi enerji təchizatı var.

4. Davamlı CCM rejimi və ya fasiləsiz DCM rejimi

Uçuş çeviricisi davamlı CCM rejimində və ya fasiləsiz DCM rejimində işləyə bilər. Əgər ikincil (ikinci dərəcəli) sarımdakı cərəyan keçid dövrünün sonunda 0-a çatarsa, bu, kəsikli DCM rejimi adlanır. Əgər ikincil (ikinci dərəcəli) sarımın cərəyanı keçid dövrünün sonunda 0 deyilsə, Şəkil 8 və 9-da göstərildiyi kimi davamlı CCM rejimi adlanır.

Şəkil 8 və 9-dan görünə bilər ki, sinxron rektifikasiya SSR-nin iş vəziyyətləri geri dönən çeviricinin müxtəlif iş rejimlərində fərqlidir, bu da sinxron rektifikasiya SSR-nin idarəetmə üsullarının da fərqli olacağını bildirir.

Ölü vaxt nəzərə alınmazsa, davamlı CCM rejimində işləyərkən, sinxron rektifikasiya SSR iki vəziyyətə malikdir:

①. Birincili tərəf (əsas) yüksək gərginlikli MOSFET işə salınır və ikinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) sinxron düzəliş MOSFET söndürülür;

②. Birincili tərəf (əsas) yüksək gərginlikli MOSFET söndürülür və ikinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) sinxron düzəliş MOSFET işə salınır.

Eynilə, əgər ölü vaxt nəzərə alınmazsa, fasiləsiz DCM rejimində işləyərkən sinxron rektifikasiya SSR üç vəziyyətə malikdir:

①. Birincili tərəf (əsas) yüksək gərginlikli MOSFET işə salınır və ikinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) sinxron düzəliş MOSFET söndürülür;

②. Birincili tərəf (əsas) yüksək gərginlikli MOSFET söndürülür və ikinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) sinxron düzəliş MOSFET işə salınır;

③. Birincili tərəf (əsas) yüksək gərginlikli MOSFET söndürülür və ikinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) sinxron düzəliş MOSFET söndürülür.

5. Davamlı CCM rejimində ikinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) sinxron rektifikasiya SSR

Sürətli şarjlı geri dönmə çeviricisi fasiləsiz CCM rejimində işləyirsə, əsas tərəf (əsas) idarəetmə metodu, ikincil yan (ikinci dərəcəli) sinxron düzəliş MOSFET bağlanmanı idarə etmək üçün əsas tərəfdən (əsas) sinxronizasiya siqnalını tələb edir.

İkinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) sinxron sürücü siqnalını əldə etmək üçün adətən aşağıdakı iki üsuldan istifadə olunur:

(1) Şəkil 10-da göstərildiyi kimi birbaşa ikincil (ikinci dərəcəli) sarğı istifadə edin;

(2) Şəkil 12-də göstərildiyi kimi, sinxron ötürücü siqnalı əsas tərəfdən (birincil) ikinci tərəfə (ikinci dərəcəli) ötürmək üçün impuls transformatorları kimi əlavə izolyasiya komponentlərindən istifadə edin.

Sinxron sürücü siqnalını əldə etmək üçün birbaşa ikincil (ikinci dərəcəli) sarğı istifadə edərək, sinxron sürücü siqnalının dəqiqliyinə nəzarət etmək çox çətindir və optimallaşdırılmış səmərəlilik və etibarlılığa nail olmaq çətindir. Bəzi şirkətlər hətta Şəkil 11 Göstərildiyi kimi nəzarətin dəqiqliyini artırmaq üçün rəqəmsal nəzarətçilərdən istifadə edirlər.

Sinxron hərəkət siqnallarını əldə etmək üçün impuls transformatorundan istifadə yüksək dəqiqliyə malikdir, lakin dəyəri nisbətən yüksəkdir.

İkinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) idarəetmə üsulu, Şəkil 7.v-də göstərildiyi kimi, bir qayda olaraq, sinxron ötürücü siqnalı ikinci dərəcəli (ikinci) tərəfdən birinci tərəfə (ilkin) ötürmək üçün impuls transformatorundan və ya maqnit birləşmə üsulundan istifadə edir.

Sinxron sürücü siqnalını əldə etmək üçün birbaşa ikincil (ikinci dərəcəli) sarğı istifadə edin

Sinxron sürücü siqnalını + rəqəmsal idarəetməni əldə etmək üçün birbaşa ikincil (ikinci dərəcəli) sarğı istifadə edin

6. Fasiləsiz DCM rejimində ikinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) sinxron rektifikasiya SSR

Sürətli doldurma geri dönüş çeviricisi fasiləsiz DCM rejimində işləyirsə. Birincili (ilkin) idarəetmə üsulundan və ya ikinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) idarəetmə üsulundan asılı olmayaraq, sinxron rektifikasiya MOSFET-in D və S gərginlik düşmələri birbaşa aşkar edilə və idarə edilə bilər.

(1) Sinxron düzəliş MOSFET-in işə salınması

Sinxron rektifikasiya MOSFET-in VDS gərginliyi müsbətdən mənfiyə dəyişdikdə daxili parazit diod işə düşür və müəyyən gecikmədən sonra Şəkil 13-də göstərildiyi kimi sinxron rektifikasiya MOSFET işə düşür.

(2) Sinxron düzəliş MOSFET-in söndürülməsi

Sinxron rektifikasiya MOSFET işə salındıqdan sonra VDS=-Io*Rdson. İkincil (ikinci dərəcəli) sarım cərəyanı 0-a qədər azaldıqda, yəni cərəyan aşkarlayan VDS siqnalının gərginliyi mənfidən 0-a qədər dəyişdikdə, Şəkil 13-də göstərildiyi kimi sinxron düzəliş MOSFET sönür.

Fasiləsiz DCM rejimində sinxron rektifikasiya MOSFET-in yandırılması və söndürülməsi

Praktik tətbiqlərdə, sinxron rektifikasiya MOSFET ikincil (ikincili) sarım cərəyanı 0-a (VDS = 0) çatmazdan əvvəl sönür. Fərqli çiplər tərəfindən təyin olunan cari aşkarlama istinad gərginlik dəyərləri fərqlidir, məsələn -20mV, -50mV, -100mV, -200mV və s.

Sistemin cari aşkarlama istinad gərginliyi sabitdir. Cari aşkarlama istinad gərginliyinin mütləq dəyəri nə qədər böyük olarsa, müdaxilə xətası bir o qədər kiçik olar və dəqiqlik bir o qədər yaxşı olar. Bununla belə, çıxış yük cərəyanı Io azaldıqda, sinxron rektifikasiya MOSFET daha böyük çıxış cərəyanında sönəcək və onun daxili parazit diodu daha uzun müddət keçirəcək, buna görə də Şəkil 14-də göstərildiyi kimi səmərəlilik azalır.

Cari algılama istinad gərginliyi və sinxron düzəliş MOSFET-in söndürülmə vaxtı

Bundan əlavə, cari aşkarlama istinad gərginliyinin mütləq dəyəri çox kiçik olarsa. Sistem səhvləri və müdaxilə, ikincil (ikincili) sarım cərəyanı 0-ı keçdikdən sonra sinxron rektifikasiya MOSFET-in sönməsinə səbəb ola bilər, nəticədə tərs axın cərəyanı yaranır, səmərəlilik və sistemin etibarlılığına təsir göstərir.

Yüksək dəqiqlikli cərəyan aşkarlama siqnalları sistemin səmərəliliyini və etibarlılığını artıra bilər, lakin cihazın qiyməti artacaq. Cari aşkarlama siqnalının dəqiqliyi aşağıdakı amillərlə bağlıdır:
①. Cari aşkarlama istinad gərginliyinin dəqiqliyi və temperatur sürüşməsi;
②. Cərəyan gücləndiricisinin əyilmə gərginliyi və ofset gərginliyi, əyilmə cərəyanı və ofset cərəyanı və temperatur sürüşməsi;
③. Sinxron rektifikasiya MOSFET-in gərginlikli Rdsonunun dəqiqliyi və temperatur sürüşməsi.

Bundan əlavə, sistem nöqteyi-nəzərindən rəqəmsal idarəetmə, cərəyan aşkarlama istinad gərginliyinin dəyişdirilməsi və sinxron rektifikasiya MOSFET sürücülük gərginliyinin dəyişdirilməsi vasitəsilə təkmilləşdirilə bilər.

Çıxış yük cərəyanı Io azaldıqda, MOSFET gücünün hərəkət gərginliyi azalırsa, müvafiq MOSFET-in işə salınma gərginliyi Rdson artır. Şəkil 15-də göstərildiyi kimi, sinxron rektifikasiya MOSFET-in erkən dayandırılmasının qarşısını almaq, parazitar diodun keçirmə müddətini azaltmaq və sistemin səmərəliliyini artırmaq mümkündür.

VGS sürmə gərginliyinin azaldılması və sinxron düzəliş MOSFET-in söndürülməsi

Şəkil 14-dən görünə bilər ki, çıxış yük cərəyanı Io azaldıqda, cərəyan aşkarlama istinad gərginliyi də azalır. Bu yolla, çıxış cərəyanı Io böyük olduqda, idarəetmə dəqiqliyini yaxşılaşdırmaq üçün daha yüksək cərəyan aşkarlama istinad gərginliyi istifadə olunur; çıxış cərəyanı Io aşağı olduqda, daha aşağı cərəyan aşkarlama istinad gərginliyindən istifadə olunur. O, həmçinin sinxron düzəliş MOSFET-in keçirmə müddətini yaxşılaşdıra və sistemin səmərəliliyini artıra bilər.

Yuxarıdakı üsul təkmilləşdirmə üçün istifadə edilə bilmədikdə, Schottky diodları da sinxron düzəliş MOSFET-in hər iki ucunda paralel olaraq birləşdirilə bilər. Sinxron düzəliş MOSFET əvvəlcədən söndürüldükdən sonra sərbəst dönmə üçün xarici Schottky diodu qoşula bilər.

7. İkinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) nəzarət CCM+DCM hibrid rejimi

Hal-hazırda, mobil telefonun sürətli doldurulması üçün əsasən iki ümumi həll yolu var:

(1) Əsas yan (əsas) idarəetmə və DCM iş rejimi. İkinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) sinxron rektifikasiya MOSFET sinxronizasiya siqnalını tələb etmir.

(2) İkinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) idarəetmə, CCM+DCM qarışıq iş rejimi (çıxış yükünün cərəyanı azaldıqda, CCM-dən DCM-ə qədər). İkinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) sinxron düzəliş MOSFET birbaşa idarə olunur və onun işə salınması və söndürülməsi məntiqi prinsipləri Şəkil 16-da göstərilmişdir:

Sinxron rektifikasiya MOSFET-in işə salınması: Sinxron rektifikasiya MOSFET-in VDS gərginliyi müsbətdən mənfiyə dəyişdikdə onun daxili parazit diodu işə düşür. Müəyyən bir gecikmədən sonra sinxron düzəliş MOSFET işə salınır.

Sinxron düzəliş MOSFET-in söndürülməsi:

① Çıxış gərginliyi müəyyən edilmiş dəyərdən az olduqda, sinxron saat siqnalı MOSFET-in söndürülməsinə nəzarət etmək və CCM rejimində işləmək üçün istifadə olunur.

② Çıxış gərginliyi təyin edilmiş dəyərdən çox olduqda, sinxron saat siqnalı qorunur və iş üsulu DCM rejimi ilə eynidir. VDS=-Io*Rdson siqnalı sinxron rektifikasiya MOSFET-in bağlanmasına nəzarət edir.

İkinci dərəcəli (ikinci dərəcəli) sinxron düzəliş MOSFET-in söndürülməsinə nəzarət edir

İndi hər kəs MOSFET-in bütün sürətli şarj QC-də hansı rol oynadığını bilir!

Olukey haqqında

Olukey-in əsas komandası 20 il ərzində komponentlərə diqqət yetirir və baş ofisi Shenzhendə yerləşir. Əsas biznes: MOSFET, MCU, IGBT və digər cihazlar. Əsas agent məhsulları WINSOK və Cmsemicondur. Məhsullar hərbi sənaye, sənaye nəzarəti, yeni enerji, tibbi məhsullar, 5G, əşyaların interneti, ağıllı evlər və müxtəlif istehlak elektronikası məhsullarında geniş istifadə olunur. Orijinal qlobal ümumi agentin üstünlüklərinə əsaslanaraq, biz Çin bazarına əsaslanırıq. Müştərilərimizə müxtəlif qabaqcıl yüksək texnologiyalı elektron komponentləri təqdim etmək, istehsalçılara yüksək keyfiyyətli məhsul istehsal etməkdə kömək etmək və hərtərəfli xidmətlər göstərmək üçün hərtərəfli üstünlüklü xidmətlərimizdən istifadə edirik.