Olukey: Räägime MOSFETi rollist kiirlaadimise põhiarhitektuuris

Põhiline toiteallika struktuurkiire laadimineQC kasutab tagasilendu + sekundaarset (sekundaarset) sünkroonset alaldi SSR-i. Flyback-muundurite puhul võib selle vastavalt tagasiside diskreetimismeetodile jagada: primaarpoolne (esmane) reguleerimine ja sekundaarne (sekundaarne) reguleerimine; vastavalt PWM-kontrolleri asukohale. Selle võib jagada: esmane (esmane) juhtimine ja sekundaarne (sekundaarne) juhtimine. Tundub, et MOSFETiga pole sellel midagi pistmist. Niisiis,Olukeypeab küsima: Kus on MOSFET peidetud? Millist rolli see mängis?

1. Esmane (esmane) reguleerimine ja sekundaarne (teine) reguleerimine

Väljundpinge stabiilsus nõuab tagasiside linki, mis saadab selle muutuva teabe PWM-i põhikontrollerile, et reguleerida sisendpinge ja väljundkoormuse muutusi. Vastavalt erinevatele tagasiside diskreetimismeetoditele saab selle jagada primaarseks (esmaseks) ja sekundaarseks (teiseseks) reguleerimiseks, nagu on näidatud joonistel 1 ja 2.

Sekundaarne (sekundaarne) dioodi alaldus

SSR-i sünkroonse alaldi MOSFET asetatakse alla

Primaarpoolse (primaar) reguleerimise tagasiside signaal ei võeta otse väljundpingest, vaid abimähiselt või primaarmähiselt, mis säilitab teatud proportsionaalse suhte väljundpingega. Selle omadused on järgmised:

① Kaudse tagasiside meetod, halb koormuse reguleerimise kiirus ja halb täpsus;

②. Lihtne ja odav;

③. Pole vaja isoleerivat optroni.

Sekundaarse (sekundaarse) reguleerimise tagasiside signaal võetakse optroni ja TL431 abil otse väljundpingest. Selle omadused on järgmised:

① Otsese tagasiside meetod, hea koormuse reguleerimise kiirus, lineaarne reguleerimise kiirus ja kõrge täpsus;

②. Reguleerimisahel on keeruline ja kulukas;

③. On vaja isoleerida optronid, millel on aja jooksul vananemisprobleemid.

2. Sekundaarne (sekundaarne) dioodi alaldus jaMOSFETsünkroonse alaldi SSR

Flyback-muunduri sekundaarne pool (sekundaarne) kasutab kiirlaadimise suure väljundvoolu tõttu tavaliselt dioodialaldistamist. Eriti otse- või välklaadimise korral on väljundvool koguni 5A. Tõhususe parandamiseks kasutatakse alaldina dioodi asemel MOSFET-i, mida nimetatakse sekundaarseks (sekundaarseks) sünkroonalaldi SSR-iks, nagu on näidatud joonistel 3 ja 4.

Sekundaarne (sekundaarne) MOSFET-i sünkroonne alaldus

Sekundaarse külje (sekundaarse) dioodi alaldi omadused:

①. Lihtne, täiendavat ajamikontrollerit pole vaja ja hind on madal;

② Kui väljundvool on suur, on efektiivsus madal;

③. Kõrge töökindlus.

Sekundaarse (teisese) MOSFET-i sünkroonse alaldi omadused:

①. Keeruline, nõuab täiendavat ajamikontrollerit ja kõrget hinda;

②. Kui väljundvool on suur, on efektiivsus kõrge;

③. Võrreldes dioodidega on nende töökindlus madal.

Praktilistes rakendustes liigutatakse sünkroonse alaldi SSR-i MOSFET-i tavaliselt sõidu hõlbustamiseks kõrgeimast otsast madalamasse otsa, nagu on näidatud joonisel 5.

Sünkroonse alaldi SSR-i tipptasemel MOSFET-i omadused:

①. See nõuab alglaadimisdraivi või ujuvat draivi, mis on kulukas;

②. Hea EMI.

Madalasse otsa paigutatud sünkroonse alaldi SSR MOSFET omadused:

① Otseajam, lihtne ajam ja madal hind;

②. Vaene EMI.

3. Primaarpoolne (esmane) juhtimine ja sekundaarne (sekundaarne) juhtimine

PWM-i põhikontroller asetatakse primaarsele küljele (esmane). Seda struktuuri nimetatakse esmaseks (esmaseks) juhtimiseks. Väljundpinge, koormuse reguleerimise kiiruse ja lineaarse reguleerimise kiiruse täpsuse parandamiseks vajab primaarpoolne (esmane) juhtimine välist optroni ja TL431 tagasisidelingi moodustamiseks. Süsteemi ribalaius on väike ja reageerimiskiirus aeglane.

Kui PWM-i põhikontroller asetatakse sekundaarsele küljele (sekundaarne), saab optroni ja TL431 eemaldada ning väljundpinget saab otse juhtida ja reguleerida kiire reageerimisega. Seda struktuuri nimetatakse sekundaarseks (sekundaarseks) juhtimiseks.

Primaarse külje (esmase) juhtimise omadused:

①. Vaja on optroni ja TL431 ning reageerimiskiirus on aeglane;

②. Väljundkaitse kiirus on aeglane.

③. Sünkroonse alalduse pidevas režiimis CCM nõuab sekundaarne pool (sekundaarne) sünkroniseerimissignaali.

Sekundaarse (teisese) juhtimise omadused:

①. Väljund tuvastatakse otse, optronid ja TL431 pole vajalikud, reageerimiskiirus on kiire ja väljundi kaitse kiirus on kiire;

②. Sekundaarne (sekundaarne) sünkroonse alaldi MOSFET juhitakse otse, ilma et oleks vaja sünkroniseerimissignaale; Primaarpoolse (primaarse) kõrgepinge MOSFET-i juhtimissignaalide edastamiseks on vaja lisaseadmeid, nagu impulsstrafod, magnetühendused või mahtuvuslikud sidurid.

③. Primaarpool (primaar) vajab käivitusahelat või sekundaarpool (sekundaarne) on käivitamiseks lisatoiteallikaga.

4. Pidev CCM-režiim või katkendlik DCM-režiim

Tagasilöögimuundur võib töötada pidevas CCM-režiimis või katkendlikus DCM-režiimis. Kui voolutugevus sekundaarses (sekundaarses) mähises jõuab lülitustsükli lõpus nullini, nimetatakse seda katkendlikuks DCM-režiimiks. Kui sekundaar- (sekundaar-) mähise vool ei ole lülitustsükli lõpus 0, nimetatakse seda pidevaks CCM-režiimiks, nagu on näidatud joonistel 8 ja 9.

Jooniselt 8 ja 9 on näha, et sünkroonalalduse SSR tööseisundid on tagasilennumuunduri erinevates töörežiimides erinevad, mis tähendab ka seda, et erinevad on ka sünkroonalalduse SSRi juhtimismeetodid.

Kui surnud aega eiratakse pidevas CCM-režiimis töötades, on sünkroonse alalduse SSR-il kaks olekut:

①. Primaarpoolne (esmane) kõrgepinge MOSFET on sisse lülitatud ja sekundaarne (sekundaarne) sünkroonse alaldi MOSFET on välja lülitatud;

②. Primaarpoolne (esmane) kõrgepinge MOSFET on välja lülitatud ja sekundaarne (sekundaarne) sünkroonse alaldi MOSFET on sisse lülitatud.

Samamoodi, kui surnud aega ignoreeritakse, on sünkroonse alalduse SSR-il kolm olekut, kui see töötab katkendliku DCM-i režiimis:

①. Primaarpoolne (esmane) kõrgepinge MOSFET on sisse lülitatud ja sekundaarne (sekundaarne) sünkroonse alaldi MOSFET on välja lülitatud;

②. Primaarpoolne (esmane) kõrgepinge MOSFET on välja lülitatud ja sekundaarne (sekundaarne) sünkroonse alaldi MOSFET on sisse lülitatud;

③. Primaarpoolne (esmane) kõrgepinge MOSFET on välja lülitatud ja sekundaarne (sekundaarne) sünkroonse alaldi MOSFET on välja lülitatud.

5. Sekundaarne (sekundaarne) sünkroonse alaldi SSR pidevas CCM-režiimis

Kui kiirlaetav tagasilöögimuundur töötab pidevas CCM-režiimis, primaarse külje (esmane) juhtimismeetod, sekundaarne (sekundaarne) sünkroonse alaldi MOSFET nõuab väljalülitamise juhtimiseks sünkroniseerimissignaali esmaselt (esmaselt) poolelt.

Sekundaarse külje (sekundaarse) sünkroonse ajamsignaali saamiseks kasutatakse tavaliselt kahte järgmist meetodit:

(1) Kasutage otse sekundaarset (sekundaarset) mähist, nagu on näidatud joonisel 10;

(2) Kasutage täiendavaid isolatsioonikomponente, nagu impulsstrafod, et edastada sünkroonajami signaal primaarpoolelt (esmane) sekundaarsele poolele (sekundaarne), nagu on näidatud joonisel 12.

Kasutades sünkroonajami signaali saamiseks otse sekundaarset (sekundaarset) mähist, on sünkroonajami signaali täpsust väga raske kontrollida ning optimeeritud tõhusust ja töökindlust on raske saavutada. Mõned ettevõtted kasutavad juhtimistäpsuse parandamiseks isegi digitaalseid kontrollereid, nagu on näidatud joonisel 11. Näidata.

Impulsstrafo kasutamine sünkroonsete juhtimissignaalide saamiseks on kõrge täpsusega, kuid selle maksumus on suhteliselt kõrge.

Sekundaarse (sekundaarse) juhtimismeetodi puhul kasutatakse sünkroonse ajami signaali edastamiseks sekundaarselt (sekundaarselt) poolelt primaarpoolele (esmane) tavaliselt impulsstrafot või magnetilist sidestusmeetodit, nagu on näidatud joonisel 7.v.

Kasutage sünkroonse ajami signaali saamiseks otse sekundaarset (sekundaarset) mähist

Kasutage sünkroonse ajami signaali + digitaalse juhtimise saamiseks otse sekundaarset (sekundaarset) mähist

6. Sekundaarne (sekundaarne) sünkroonse alaldi SSR katkendliku DCM-i režiimis

Kui kiirlaadimise tagasilöögimuundur töötab katkendlikus DCM-režiimis. Sõltumata primaarpoolsest (esmasest) juhtimismeetodist või sekundaarsest (sekundaarsest) juhtimismeetodist saab sünkroonse alaldi MOSFET-i D ja S pingelangusi otse tuvastada ja juhtida.

(1) Sünkroonse alalduse MOSFETi sisselülitamine

Kui sünkroonse alaldi MOSFET-i VDS-i pinge muutub positiivsest negatiivseks, lülitub sisse sisemine parasiitdiood ja teatud viivituse järel lülitub sisse sünkroonalaldi MOSFET, nagu on näidatud joonisel 13.

(2) Sünkroonse alalduse MOSFETi väljalülitamine

Pärast sünkroonse alalduse MOSFET sisselülitamist on VDS=-Io*Rdson. Kui sekundaarse (sekundaarse) mähise vool väheneb 0-ni, st kui voolutuvastussignaali VDS pinge muutub negatiivsest nulliks, lülitub sünkroonse alaldi MOSFET välja, nagu on näidatud joonisel 13.

Sünkroonse alalduse MOSFET sisse- ja väljalülitamine katkendliku DCM-i režiimis

Praktilistes rakendustes lülitub sünkroonse alaldi MOSFET välja enne, kui sekundaarmähise vool jõuab 0-ni (VDS=0). Erinevate kiipide poolt määratud voolutuvastuse etalonpinge väärtused on erinevad, näiteks -20mV, -50mV, -100mV, -200mV jne.

Süsteemi voolutuvastuse võrdluspinge on fikseeritud. Mida suurem on voolu tuvastamise võrdluspinge absoluutväärtus, seda väiksem on häireviga ja seda suurem on täpsus. Kui aga väljundkoormusvool Io väheneb, lülitub sünkroonse alaldi MOSFET suurema väljundvoolu korral välja ja selle sisemine parasiitdiood juhib kauem, mistõttu efektiivsus väheneb, nagu on näidatud joonisel 14.

Voolutuvastuse võrdluspinge ja sünkroonse alaldi MOSFET-i väljalülitusaeg

Lisaks, kui voolu tuvastamise võrdluspinge absoluutväärtus on liiga väike. Süsteemi vead ja häired võivad põhjustada sünkroonse alaldi MOSFETi väljalülitumist pärast sekundaarmähise voolu ületamist nulli, mille tulemuseks on vastupidine sissevooluvool, mis mõjutab tõhusust ja süsteemi töökindlust.

Kõrge täpsusega voolutuvastussignaalid võivad parandada süsteemi efektiivsust ja töökindlust, kuid seadme maksumus tõuseb. Praeguse tuvastussignaali täpsus on seotud järgmiste teguritega:
①. Voolutuvastuse võrdluspinge täpsus ja temperatuuri triiv;
②. Vooluvõimendi eelpinge ja nihkepinge, nihkevool ja nihkevool ning temperatuuri triiv;
③. Sünkroonse alaldi MOSFETi pinge Rdsoni täpsus ja temperatuuri triiv.

Lisaks saab süsteemi vaatenurgast seda täiustada digitaalse juhtimise, voolu tuvastamise võrdluspinge muutmise ja sünkroonse alaldi MOSFET-i juhtimispinge muutmise kaudu.

Kui väljundkoormusvool Io väheneb ja võimsuse MOSFET-i ajamipinge väheneb, suureneb vastav MOSFET-i sisselülituspinge Rdson. Nagu on näidatud joonisel 15, on võimalik vältida sünkroonse alaldi MOSFET-i varajast väljalülitamist, vähendada parasiitdioodi juhtivusaega ja parandada süsteemi efektiivsust.

Ajamipinge VGS vähendamine ja sünkroonse alaldi MOSFETi väljalülitamine

Jooniselt 14 on näha, et kui väljundkoormusvool Io väheneb, väheneb ka voolutuvastuse tugipinge. Sel viisil, kui väljundvool Io on suur, kasutatakse juhtimise täpsuse parandamiseks kõrgemat voolu tuvastamise võrdluspinget; kui väljundvool Io on madal, kasutatakse madalamat voolu tuvastamise tugipinget. Samuti võib see parandada sünkroonse alaldi MOSFET-i juhtivusaega ja parandada süsteemi tõhusust.

Kui ülaltoodud meetodit ei saa täiustamiseks kasutada, saab Schottky dioodid ühendada paralleelselt ka sünkroonse alaldi MOSFETi mõlemas otsas. Pärast sünkroonse alaldi MOSFET-i eelnevat väljalülitamist saab vabakäigu jaoks ühendada välise Schottky dioodi.

7. Sekundaarne (sekundaarne) juhtimine CCM+DCM hübriidrežiim

Mobiiltelefonide kiirlaadimiseks on praegu põhiliselt kaks levinud lahendust:

(1) Primaarpoolne (esmane) juhtimine ja DCM-i töörežiim. Sekundaarne (sekundaarne) sünkroonse alaldi MOSFET ei vaja sünkroniseerimissignaali.

(2) Sekundaarne (sekundaarne) juhtimine, CCM + DCM segatöörežiim (kui väljundkoormusvool väheneb, CCM-lt DCM-ile). Sekundaarne (sekundaarne) sünkroonse alaldi MOSFET on otse juhitav ning selle sisse- ja väljalülitamise loogika põhimõtted on näidatud joonisel 16:

Sünkroonalaldi MOSFET-i sisselülitamine: kui sünkroonalaldi MOSFET-i VDS-i pinge muutub positiivsest negatiivseks, lülitub sisse selle sisemine parasiitdiood. Pärast teatud viivitust lülitub sünkroonse alalduse MOSFET sisse.

Sünkroonse alalduse MOSFETi väljalülitamine:

① Kui väljundpinge on seatud väärtusest väiksem, kasutatakse MOSFET-i väljalülitamise ja CCM-režiimis töötamise juhtimiseks sünkroonse kella signaali.

② Kui väljundpinge on seatud väärtusest suurem, on sünkroonse kella signaal varjestatud ja töömeetod on sama, mis DCM-režiimil. VDS=-Io*Rdson signaal juhib sünkroonse alaldi MOSFETi väljalülitamist.

Sekundaarne külg (sekundaarne) juhib sünkroonse alalduse MOSFET-i väljalülitamist

Nüüd teavad kõik, millist rolli MOSFET mängib kogu kiirlaadimise kvaliteedikontrollis!

Olukey kohta

Olukey põhimeeskond on komponentidele keskendunud 20 aastat ja selle peakontor asub Shenzhenis. Põhitegevusala: MOSFET, MCU, IGBT ja muud seadmed. Peamised agenditooted on WINSOK ja Cmsemicon. Tooteid kasutatakse laialdaselt sõjatööstuses, tööstusjuhtimises, uues energias, meditsiinitoodetes, 5G-s, asjade Internetis, nutikates kodudes ja erinevates tarbeelektroonikatoodetes. Tuginedes esialgse ülemaailmse üldagendi eelistele, põhineme Hiina turul. Kasutame oma igakülgseid soodsaid teenuseid, et tutvustada klientidele erinevaid kõrgtehnoloogilisi elektroonikakomponente, aidata tootjatel toota kvaliteetseid tooteid ja pakkuda terviklikke teenuseid.