• Facebook
  • Linkedin
  • туитър
  • youtube
  • инстаграм
Email:business@olukey.com
English
Olukey: Нека поговорим за ролята на MOSFET в основната архитектура на бързото зареждане

Olukey: Нека поговорим за ролята на MOSFET в основната архитектура на бързото зареждане

Време на публикуване: 14 декември 2023 г

Основната структура на захранването набързо зарежданеQC използва flyback + вторична страна (вторична) синхронна ректификация SSR. За обратните преобразуватели, според метода за вземане на проби от обратната връзка, той може да бъде разделен на: регулиране от първична страна (първично) и регулиране от вторична страна (вторично); според местоположението на PWM контролера. Може да се раздели на: първичен страничен (първичен) контрол и вторичен страничен (вторичен) контрол. Изглежда, че няма нищо общо с MOSFET. така чеОлукейтрябва да попитам: Къде е скрит MOSFET? Каква роля изигра?

1. Регулиране на първичната страна (първично) и регулиране на вторичната страна (вторично).

Стабилността на изходното напрежение изисква връзка за обратна връзка, за да изпрати своята променяща се информация към главния контролер на ШИМ, за да регулира промените във входното напрежение и изходното натоварване. Според различните методи за вземане на проби от обратната връзка, тя може да бъде разделена на настройка на първичната страна (първична) и настройка на вторичната страна (вторична), както е показано на фигури 1 и 2.

Вторична страна (вторична) диодна корекция
SSR синхронен изправителен MOSFET е поставен в долната част

Сигналът за обратна връзка за регулиране на първичната страна (първично) не се взема директно от изходното напрежение, а от спомагателната намотка или първичната първична намотка, която поддържа определена пропорционална връзка с изходното напрежение. Характеристиките му са:

① Метод на индиректна обратна връзка, лоша степен на регулиране на натоварването и лоша точност;

②. Простота и ниска цена;

③. Няма нужда от изолационен оптрон.

Сигналът за обратна връзка за вторично (вторично) регулиране се взема директно от изходното напрежение с помощта на оптрон и TL431. Характеристиките му са:

① Метод на директна обратна връзка, добра скорост на регулиране на натоварването, скорост на линейно регулиране и висока точност;

②. Схемата за настройка е сложна и скъпа;

③. Необходимо е да се изолира оптрона, който има проблеми със стареенето с течение на времето.

2. Вторична страна (вторична) диодна корекция иMOSFETсинхронно коригиране SSR

Вторичната страна (вторична) на flyback преобразувателя обикновено използва диодно коригиране поради големия изходен ток на бързото зареждане. Специално за директно зареждане или флаш зареждане, изходният ток достига 5A. За да се подобри ефективността, MOSFET се използва вместо диода като токоизправител, който се нарича вторичен (вторичен) синхронен изправителен SSR, както е показано на фигури 3 и 4.

Вторична страна (вторична) диодна корекция
Вторична страна (вторична) MOSFET синхронна корекция

Характеристики на вторичната страна (вторична) диодна корекция:

①. Просто, не е необходим допълнителен контролер на задвижването и цената е ниска;

② Когато изходният ток е голям, ефективността е ниска;

③. Висока надеждност.

Характеристики на вторичната страна (вторична) MOSFET синхронна корекция:

①. Сложен, изискващ допълнителен контролер на задвижването и висока цена;

②. Когато изходният ток е голям, ефективността е висока;

③. В сравнение с диодите тяхната надеждност е ниска.

В практически приложения MOSFET на SSR за синхронно коригиране обикновено се премества от високия към ниския край, за да се улесни управлението, както е показано на фигура 5.

SSR синхронен изправителен MOSFET е поставен в долната част

Характеристиките на MOSFET от висок клас на SSR за синхронна корекция:

①. Изисква стартиращо устройство или плаващо устройство, което е скъпо;

②. Добър EMI.

Характеристиките на синхронния коригиращ SSR MOSFET, поставен в долния край:

① Директно задвижване, просто задвижване и ниска цена;

②. Лош EMI.

3. Първичен страничен (първичен) контрол и вторичен страничен (вторичен) контрол

Главният PWM контролер е поставен от първичната страна (първичен). Тази структура се нарича първичен страничен (първичен) контрол. За да се подобри точността на изходното напрежение, скоростта на регулиране на натоварването и скоростта на линейно регулиране, първичното (първично) управление изисква външен оптрон и TL431 за формиране на връзка за обратна връзка. Честотната лента на системата е малка и скоростта на реакция е ниска.

Ако основният PWM контролер е поставен на вторичната страна (вторична), оптронът и TL431 могат да бъдат премахнати и изходното напрежение може да бъде директно контролирано и регулирано с бърза реакция. Тази структура се нарича вторичен (вторичен) контрол.

Първичен страничен (първичен) контрол
acdsb (7)

Характеристики на първичния страничен (първичен) контрол:

①. Необходими са оптрон и TL431 и скоростта на реакция е ниска;

②. Скоростта на изходната защита е ниска.

③. В режим на непрекъснато синхронно коригиране CCM, вторичната страна (вторична) изисква сигнал за синхронизиране.

Характеристики на вторичния (вторичен) контрол:

①. Изходът се открива директно, не са необходими оптрон и TL431, скоростта на реакция е бърза и скоростта на защита на изхода е бърза;

②. Вторичната страна (вторична) синхронна корекция MOSFET се задвижва директно без необходимост от сигнали за синхронизация; допълнителни устройства като импулсни трансформатори, магнитни съединители или капацитивни съединители са необходими за предаване на управляващите сигнали на първичната страна (първичния) високоволтов MOSFET.

③. Първичната страна (първична) се нуждае от стартова верига или вторичната страна (вторична) има спомагателно захранване за стартиране.

4. Непрекъснат режим CCM или прекъснат режим DCM

Обратният преобразувател може да работи в непрекъснат режим CCM или прекъснат режим DCM. Ако токът във вторичната (вторичната) намотка достигне 0 в края на цикъла на превключване, това се нарича прекъснат DCM режим. Ако токът на вторичната (вторичната) намотка не е 0 в края на цикъла на превключване, той се нарича непрекъснат режим на CCM, както е показано на фигури 8 и 9.

Прекъснат DCM режим
Непрекъснат режим на CCM

Може да се види от Фигура 8 и Фигура 9, че работните състояния на SSR за синхронно коригиране са различни в различните режими на работа на обратния преобразувател, което също означава, че методите за управление на SSR за синхронно коригиране също ще бъдат различни.

Ако мъртвото време се игнорира, когато работите в непрекъснат режим на CCM, SSR за синхронна корекция има две състояния:

①. Първичната страна (първичният) високоволтов MOSFET е включен, а вторичната страна (вторичен) синхронен коригиращ MOSFET е изключен;

②. Първичният (първичният) високоволтов MOSFET е изключен, а вторичният (вторичен) синхронен коригиращ MOSFET е включен.

По същия начин, ако мъртвото време се игнорира, SSR за синхронно коригиране има три състояния, когато работи в прекъснат DCM режим:

①. Първичната страна (първичният) високоволтов MOSFET е включен, а вторичната страна (вторичен) синхронен коригиращ MOSFET е изключен;

②. Първичната страна (първичният) високоволтов MOSFET е изключен, а вторичната страна (вторичен) синхронен коригиращ MOSFET е включен;

③. Първичната страна (първичният) високоволтов MOSFET е изключен, а вторичната страна (вторичен) синхронен коригиращ MOSFET е изключен.

5. Вторична страна (вторична) синхронна корекция SSR в непрекъснат режим на CCM

Ако обратноходовият преобразувател с бързо зареждане работи в непрекъснат режим на CCM, методът за управление на първичната страна (първичния), вторичният (вторичен) синхронен коригиращ MOSFET изисква синхронизиращ сигнал от първичната страна (първичния), за да контролира изключването.

Следните два метода обикновено се използват за получаване на сигнала за синхронно задвижване на вторичната страна (вторична):

(1) Използвайте директно вторичната (вторична) намотка, както е показано на фигура 10;

(2) Използвайте допълнителни изолационни компоненти като импулсни трансформатори за предаване на синхронния задвижващ сигнал от първичната страна (първична) към вторичната страна (вторична), както е показано на Фигура 12.

Директно използване на вторичната (вторична) намотка за получаване на сигнала за синхронно задвижване, точността на сигнала за синхронно задвижване е много трудна за контролиране и е трудно да се постигне оптимизирана ефективност и надеждност. Някои компании дори използват цифрови контролери за подобряване на точността на управление, както е показано на Фигура 11.

Използването на импулсен трансформатор за получаване на синхронни управляващи сигнали има висока точност, но цената е относително висока.

Методът за контрол на вторичната страна (вторична) обикновено използва импулсен трансформатор или метод на магнитно свързване за предаване на синхронния задвижващ сигнал от вторичната страна (вторична) към първичната страна (първична), както е показано на Фигура 7.v

Директно използвайте вторичната (вторична) намотка, за да получите сигнала за синхронно задвижване
Директно използвайте вторичната (вторична) намотка, за да получите синхронен задвижващ сигнал + цифрово управление

6. Вторична страна (вторична) синхронна корекция SSR в прекъснат DCM режим

Ако преобразувателят за бързо зареждане работи в прекъснат DCM режим. Независимо от метода на управление на първичната страна (първичния) или метода на управление на вторичната страна (вторичния), спадовете на напрежението D и S на MOSFET за синхронно коригиране могат да бъдат директно открити и контролирани.

(1) Включване на MOSFET за синхронна корекция

Когато напрежението на VDS на MOSFET за синхронно коригиране се промени от положително на отрицателно, вътрешният паразитен диод се включва и след известно забавяне MOSFET за синхронно коригиране се включва, както е показано на фигура 13.

(2) Изключване на MOSFET за синхронна корекция

След като MOSFET за синхронна корекция е включен, VDS=-Io*Rdson. Когато токът на вторичната (вторичната) намотка намалее до 0, т.е. когато напрежението на сигнала за откриване на ток VDS се промени от отрицателно на 0, MOSFET за синхронно коригиране се изключва, както е показано на фигура 13.

Включване и изключване на MOSFET за синхронна корекция в прекъснат DCM режим

В практическите приложения MOSFET за синхронно коригиране се изключва преди токът на вторичната (вторичната) намотка да достигне 0 (VDS=0). Стойностите на референтното напрежение за откриване на ток, определени от различни чипове, са различни, като -20mV, -50mV, -100mV, -200mV и т.н.

Текущото референтно напрежение за откриване на системата е фиксирано. Колкото по-голяма е абсолютната стойност на референтното напрежение на текущото откриване, толкова по-малка е грешката на смущението и по-добра е точността. Въпреки това, когато изходният ток на натоварване Io намалее, MOSFET за синхронно коригиране ще се изключи при по-голям изходен ток и вътрешният му паразитен диод ще провежда за по-дълго време, така че ефективността е намалена, както е показано на фигура 14.

Референтно напрежение за отчитане на ток и време на изключване на MOSFET за синхронна корекция

Освен това, ако абсолютната стойност на референтното напрежение за откриване на ток е твърде малка. Системни грешки и смущения могат да доведат до изключване на MOSFET за синхронно коригиране, след като токът на вторичната (вторичната) намотка превиши 0, което води до обратен входящ ток, засягащ ефективността и надеждността на системата.

Сигналите за откриване на ток с висока точност могат да подобрят ефективността и надеждността на системата, но цената на устройството ще се увеличи. Точността на сигнала за откриване на ток е свързана със следните фактори:
①. Точност и температурен дрейф на референтното напрежение за откриване на ток;
②. Напрежението на отклонение и напрежението на отместване, токът на отклонение и токът на отместване и температурният дрейф на текущия усилвател;
③. Точността и температурния дрейф на Rdson при включено напрежение на MOSFET за синхронно коригиране.

В допълнение, от гледна точка на системата, той може да бъде подобрен чрез цифрово управление, промяна на референтното напрежение за откриване на ток и промяна на управляващото напрежение на MOSFET за синхронно коригиране.

Когато изходният ток на натоварване Io намалее, ако управляващото напрежение на силовия MOSFET намалее, съответното напрежение на включване на MOSFET Rdson се увеличава. Както е показано на Фигура 15, възможно е да се избегне ранното изключване на MOSFET за синхронна корекция, да се намали времето на проводимост на паразитния диод и да се подобри ефективността на системата.

Намаляване на управляващото напрежение VGS и изключване на MOSFET за синхронна корекция

Може да се види от Фигура 14, че когато изходният ток на натоварване Io намалява, референтното напрежение за откриване на ток също намалява. По този начин, когато изходният ток Io е голям, се използва по-високо референтно напрежение за откриване на ток за подобряване на точността на управление; когато изходният ток Io е нисък, се използва по-ниско референтно напрежение за откриване на ток. Може също така да подобри времето за провеждане на MOSFET за синхронна корекция и да подобри ефективността на системата.

Когато горният метод не може да се използва за подобрение, диодите на Шотки също могат да бъдат свързани паралелно в двата края на MOSFET за синхронно коригиране. След като MOSFET за синхронно коригиране е изключен предварително, може да се свърже външен диод на Шотки за свободен ход.

7. Вторичен (вторичен) контрол CCM+DCM хибриден режим

В момента има основно две често използвани решения за бързо зареждане на мобилни телефони:

(1) Основно странично (основно) управление и работен режим на DCM. Вторичната (вторична) синхронна корекция MOSFET не изисква синхронизиращ сигнал.

(2) Вторично (вторично) управление, CCM+DCM смесен режим на работа (когато изходният ток на натоварване намалява, от CCM към DCM). Вторичният (вторичен) синхронен коригиращ MOSFET се задвижва директно и неговите логически принципи на включване и изключване са показани на Фигура 16:

Включване на MOSFET за синхронно коригиране: Когато напрежението на VDS на MOSFET за синхронно коригиране се промени от положително на отрицателно, неговият вътрешен паразитен диод се включва. След известно забавяне MOSFET за синхронна корекция се включва.

Изключване на MOSFET за синхронна корекция:

① Когато изходното напрежение е по-малко от зададената стойност, синхронният часовников сигнал се използва за контролиране на изключването на MOSFET и работа в режим CCM.

② Когато изходното напрежение е по-голямо от зададената стойност, сигналът на синхронния часовник е екраниран и методът на работа е същият като в режим DCM. Сигналът VDS=-Io*Rdson контролира изключването на MOSFET за синхронна корекция.

Вторичната страна (вторична) контролира изключване на MOSFET за синхронна корекция

Сега всеки знае каква роля играе MOSFET в целия QC за бързо зареждане!

Относно Олукей

Основният екип на Olukey се фокусира върху компонентите от 20 години и е със седалище в Шенжен. Основна дейност: MOSFET, MCU, IGBT и други устройства. Основните продукти на агента са WINSOK и Cmsemicon. Продуктите се използват широко във военната индустрия, индустриалния контрол, новата енергия, медицинските продукти, 5G, интернет на нещата, интелигентните домове и различни продукти за потребителска електроника. Разчитайки на предимствата на оригиналния глобален генерален агент, ние се базираме на китайския пазар. Ние използваме нашите всеобхватни изгодни услуги, за да представим различни усъвършенствани високотехнологични електронни компоненти на нашите клиенти, да помогнем на производителите да произвеждат висококачествени продукти и да предоставим цялостни услуги.

СвързаниСъдържание

Натиснете enter за търсене или ESC за затваряне