【电路设想】同步整流电路SR持续导通形式阐发-KIA MOS管

为了进步交换转直流适配器的效力，将输入续流肖特基二极管换成基于MOSFET的同步整流节制器（SR）时凡是可晋升2?3％或更高的效力。

另有发明利用SR有助于节流二极管散热片本钱和野生组装的本钱，设想职员还可以或许或许利用更自制的低级MOSFET或更细的输入线缆来节流本钱，且依然能到达方针效力。

SR的持续导通形式（CCM）

在图1中，反激式SR节制器用于驱动AC / DC适配器中的次级MOSFET开关。这里，反激节制器可以或许或许在临界导通形式（CrM），持续导通形式（CCM）或断续导通形式（DCM）下运转。

图1：疾速充电器中利用的反激式电源的典范框图

适配器在启动或满载的状况下是以CCM形式运转，在主开关试图导通时，SR开关中的电流被设置不能降至零。

是以，须要避免低级侧到次级侧的击穿而致使高压尖刺和潜伏破坏，而是以须要疾速地封闭SR。

MPS的处理计划是调剂SR开关VG电压来坚持MOSFET的VDS恒定。跟着在CCM形式时代电流的降落，驱动器的VG电压也随之降落，直到MOSFET运转在线性任务区（见图3）。

是以，当电压终究反向时，驱动器会基于很低的VG电压来疾速关断，以此来确保在CCM形式下宁静运转。因为它不受线路的输入前提的影响，是以这是一种不变的节制体例。

另外，经由过程最大化SR MOSFET的导通时候和最小化体二极管导通时候，可确保最好的效力。MPS的SR节制器不只可以或许或许撑持CCM形式，还可以或许或许撑持DCM和CrM形式。

图2：CCM形式下低级和次级电流波形

有关MPS的CCM兼容形式下的SR设想和操纵的具体申明，请参阅AN077利用条记。

1.在CCM形式下和CrM形式下MOSFET封装电感的影响

次级电流切换时总会有一些开关回升/降落时候（如图2所示），由输入/输入，变压器匝数比和电感来决议。MOSFET封装电感也会影响次级电流的关断。

跟着次级电流起头转变极性并关断（图4中的t1），MOSFET封装电感（Ls）会在检测到的Vds上发生刹时电压，如公式（1）和公式（2）所示：

此中，dc是DC均匀输入, n 是变压器匝数比，Ls 是漏感。

图3：MPS SR节制器操纵道理

对接纳TO220封装的MOSFET，封装电感在100kHz频次时可高达6.4nH，而Vlk可以或许或许高达几百mV，到达SR节制器的关断阈值，使SR节制器关断门极（ 从t1起头）。因为t1关断时候绝对较早，是以稍高的封装电感有助于避免击穿，出格是在深CCM前提下。

对各类电路设想，咱们可以或许或许会在CCM形式中看到差别的关断波形（参见图4a和图4b）。如图4a，电流降至零，但SR并未完整封闭。

是以，穿插传导可以或许或许发生并会反应在反向电流中。而绝对最好的设想是SR可以或许或许在次级电流变为零（t2）之前封闭，如图4b。

更值得存眷的是，如图4c中所示，在CrM形式中，当副边电流几近为零时，SR节制器随之关断，这象征着老是存在一个反向电流dI / dt * Toff。

当MOSFET的封装电感很是小时（比方QFN或SOIC封装），SR门极绝对关断会更提早。即便在Vds调理节制降落低Vg，反向电流依然大于具备较高封装电感的MOSFET。这与主题1中先容的Vds节制有关。

上面列出了一些改良选项，这些选项可以或许或许在统一利用中组合利用。

● 挑选Qg很是低的SR MOSFET（以加快关断）。

在SR MOSFET上增添一个RC snubber 接收电路（以接收反向电压尖峰）。利用具备高关断电流的SR节制器。增添变压器漏感以减慢关断时的次级电流dI / dt（但会致使更高的低级MOSFET电压尖峰）减缓低级MOSFET导通时的回升斜率（丧失效力）。

利用具备较高Vds节制电压的SR节制器（图2中利用MPS的MP6902为70mV）。在较高的Vds节制电压环境下，MOSFET可以或许或许进入更深的线性区，在开关关断之前Vg就到达很低的程度，从而疾速封闭。

振铃—长处与毛病谬误

当MOSFET导通和关断时，PCB规划和体系中发生的团圆电感与元器件中的寄生电容会致使一些振铃。若是不能顺应振铃形成的影响，轻则可以或许或许会使效力降落，重则会致使一些致命的题目。

振铃引发的题目如图4所示。当次级电流降落到零时，低级开关电压Vds在变压器的主电感和MOSFET Cds之间会发生谐振，这个谐振电压会折射到次级侧。

凡是，这个谐振谷值不应当会打仗到地立体，但偶然谐振谷值可以或许或许会降落到SR的导通阈值。这可以或许或许是因为诸如原边RCD缓冲器中二极管的反向规复等身分引发的。

因为Vds电压谐振的斜率老是远低于现实开关关断的斜率（得益于较大感量的主电感），是以MPS的MP6908利用怪异的可调斜率引脚来赞助肯定甚么时候副边MOS真正关断，和甚么时候是一般的Vds电压谐振（如图4所示）。

图4：在消磁振铃时代潜伏毛病开启的SR波形

按照现实须要改换肖特基二极管

固然SR的上风已被普遍接管，但将肖特基二极管的设想改成利用SR驱动器和MOSFET的设想计划，依然须要在BOM中增添很多元器件，并须要从头认证等任务。

另外一种处理计划是将SR MOSFET集成到SR驱动器IC外部，建立松散的封装来替代肖特基二极管，而不须要对变压器停止任何变动，这个全新的设想使BOM变更最小（见图5）。这类处理计划被称为抱负二极管计划。

MPS新型抱负二极管的长处以下：

●  最小的BOM和电路板空间。

●  在高侧或低侧无需赞助绕组便可间接改换肖特基二极管。

●  优化的集成门极驱动器。

●  针对差别的功率品级和额外电压优化MOSFET。

●  矫捷的SMT和通孔封装选项。

为甚么MPS MP6908是合用于现实SR节制设想的挑选？

MP6908是MPS最新的SR节制IC，并且将来将有一系列基于MP6908节制器建立的抱负二极管计划。

该节制器IC的一些首要功效包含：

●    不须要用于高侧或低侧整流的赞助绕组。

●    撑持DCM，准谐振和CCM运转形式。

撑持低至0V的宽输入规模（即便输入短路时，SR坚持供电，短路电流也不会经由过程MOSFET的体二极管畅通）。振铃检测可以或许或许避免毛病导通。超高速15ns传布提早和30ns关断提早。

图5： MP6908节制器和低侧和高侧的抱负二极管利用电路

总结

本文先容了与现实工程环境相干的同步整流器（SR）设想。经由过程更多地领会终端利用，MPS可以或许或许界说和建立更好的SR节制IC。

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