Olukey: Ni parolu pri la rolo de MOSFET en la baza arkitekturo de rapida ŝarĝo

La baza elektroprovizo strukturo derapida ŝarĝoQC uzas flyback + malĉefa flanko (sekundara) sinkrona rektigo SSR. Por flyback konvertiloj, laŭ la sugesta prova metodo, ĝi povas esti dividita en: primara flanko (primara) reguligo kaj malĉefa flanko (sekundara) reguligo; laŭ la loko de la PWM-regilo. Ĝi povas esti dividita en: primara flanko (primara) kontrolo kaj malĉefa flanko (sekundara) kontrolo. Ŝajnas, ke ĝi havas nenion komunan kun MOSFET. Do,Olukeydevas demandi: Kie estas kaŝita la MOSFET? Kian rolon ĝi ludis?

1. Primara flanko (primara) alĝustigo kaj malĉefa flanko (sekundara) alĝustigo

La stabileco de la eliga tensio postulas religon por sendi ĝiajn ŝanĝiĝantajn informojn al la ĉefa regilo de PWM por alĝustigi la ŝanĝojn en eniga tensio kaj eligo-ŝarĝo. Laŭ la malsamaj reagaj specimenaj metodoj, ĝi povas esti dividita en primaran flankon (primaran) ĝustigon kaj malĉefan flankon (sekundaran) alĝustigo, kiel montrite en Figuroj 1 kaj 2.

Sekundara flanko (sekundara) diodorektigo

SSR sinkrona rektigo MOSFET estas metita ĉe la fundo

La sugesta signalo de primara flanko (primara) reguligo ne estas prenita rekte de la produktaĵtensio, sed de la helpvolvaĵo aŭ la primara primara volvaĵo kiu konservas certan proporcian rilaton kun la produktaĵtensio. Ĝiaj karakterizaĵoj estas:

① Nerekta retrosciiga metodo, malbona ŝarĝo-regula indico kaj malbona precizeco;

②. Simpla kaj malalta kosto;

③. Ne necesas izolita optokupilo.

La religsignalo por sekundara flanko (sekundara) reguligo estas prenita rekte de la elira tensio uzante optokupilon kaj TL431. Ĝiaj karakterizaĵoj estas:

① Rekta reago-metodo, bona ŝarĝa reguliga indico, lineara reguliga indico kaj alta precizeco;

②. La alĝustigcirkvito estas kompleksa kaj multekosta;

③. Necesas izoli la optokupilon, kiu havas maljuniĝajn problemojn laŭlonge de la tempo.

2. Malĉefa flanko (malĉefa) diodo rektigo kajMOSFETsinkrona rektigo SSR

La sekundara flanko (sekundara) de la flyback konvertilo kutime uzas diodan rektigon pro la granda produktadfluo de rapida ŝargado. Precipe por rekta ŝargado aŭ fulma ŝargado, la eliga kurento estas same alta kiel 5A. Por plibonigi efikecon, MOSFET estas uzata anstataŭ la diodo kiel la rektifilo, kiu estas nomita sekundara (sekundara) sinkrona rektigo SSR, kiel montrite en Figuroj 3 kaj 4.

Sekundara flanko (sekundara) MOSFET sinkrona rektigo

Karakterizaĵoj de sekundara flanko (sekundara) diodorektigo:

①. Simpla, neniu aldona stira regilo estas bezonata, kaj la kosto estas malalta;

② Kiam la eliga kurento estas granda, la efikeco estas malalta;

③. Alta fidindeco.

Trajtoj de sekundara flanko (sekundara) MOSFET sinkrona rektigo:

①. Kompleksa, postulanta aldonan stiradoregilon kaj altan koston;

②. Kiam la eliga fluo estas granda, la efikeco estas alta;

③. Kompare kun diodoj, ilia fidindeco estas malalta.

En praktikaj aplikoj, la MOSFET de la sinkrona rektigo SSR estas kutime movita de la alta fino al la malalta fino por faciligi veturadon, kiel montrite en Figuro 5.

La karakterizaĵoj de la altkvalita MOSFET de sinkrona rektigo SSR:

①. Ĝi postulas bootstrap stirado aŭ flosanta stirado, kiu estas multekosta;

②. Bona EMI.

La karakterizaĵoj de sinkrona rektigo SSR MOSFET metita ĉe la malalta fino:

① Rekta veturado, simpla veturado kaj malalta kosto;

②. Kompatinda EMI.

3. Primara flanko (primara) kontrolo kaj malĉefa flanko (sekundara) kontrolo

La ĉefa regilo PWM estas metita sur la primaran flankon (primara). Ĉi tiu strukturo estas nomita primara flanko (primara) kontrolo. Por plibonigi la precizecon de la eliga tensio, ŝarĝo-regula indico kaj lineara reguliga indico, la primara flanka (primara) kontrolo postulas eksteran optokupilon kaj TL431 formi religon. La sistema bendolarĝo estas malgranda kaj la respondrapideco estas malrapida.

Se la ĉefa regilo PWM estas metita sur la malĉefa flanko (malĉefa), la optokupilo kaj TL431 povas esti forigitaj, kaj la eliga tensio povas esti rekte kontrolita kaj ĝustigita kun rapida respondo. Ĉi tiu strukturo estas nomita sekundara (sekundara) kontrolo.

Trajtoj de primara flanko (primara) kontrolo:

①. Optocoupler kaj TL431 estas postulataj, kaj la respondrapideco estas malrapida;

②. La rapideco de eliga protekto estas malrapida.

③. En sinkrona rektiĝo kontinua reĝimo CCM, la sekundara flanko (sekundara) postulas sinkronigan signalon.

Trajtoj de sekundara (sekundara) kontrolo:

①. La eligo estas rekte detektita, neniu optokupilo kaj TL431 estas bezonataj, la respondrapideco estas rapida, kaj la eliga protektorapido estas rapida;

②. La sekundara flanko (sekundara) sinkrona rektigo MOSFET estas rekte movita sen la bezono de sinkronigaj signaloj; kromaj aparatoj kiel pulstransformiloj, magnetaj kupladoj aŭ kapacivaj kupliloj estas postulataj por elsendi la vetursignalojn de la primara flanko (primara) alttensia MOSFET.

③. La primara flanko (primara) bezonas startcirkviton, aŭ la sekundara flanko (sekundara) havas helpan elektroprovizon por ekfunkciigo.

4. Kontinua CCM-reĝimo aŭ malkontinua DCM-reĝimo

La transfluga konvertilo povas funkcii en kontinua CCM-reĝimo aŭ malkontinua DCM-reĝimo. Se la fluo en la sekundara (sekundara) volvaĵo atingas 0 ĉe la fino de ŝanĝciklo, ĝi estas nomita malkontinua DCM-reĝimo. Se la kurento de la sekundara (sekundara) volvaĵo ne estas 0 ĉe la fino de ŝanĝciklo, ĝi estas nomita kontinua CCM-reĝimo, kiel montrite en Figuroj 8 kaj 9.

Oni povas vidi el Figuro 8 kaj Figuro 9, ke la laborstatoj de la sinkrona rektigo SSR estas malsamaj en malsamaj operaciaj reĝimoj de la flyback-konvertilo, kio ankaŭ signifas, ke la kontrolmetodoj de la sinkrona rektigo SSR ankaŭ estos malsamaj.

Se la morta tempo estas ignorita, dum laborado en kontinua CCM-reĝimo, la sinkrona rektigo SSR havas du statojn:

①. La primara flanko (primara) alttensia MOSFET estas ŝaltita, kaj la sekundara flanko (sekundara) sinkrona rektigo MOSFET estas malŝaltita;

②. La primara flanko (primara) alttensia MOSFET estas malŝaltita, kaj la sekundara flanko (sekundara) sinkrona rektigo MOSFET estas ŝaltita.

Simile, se la morta tempo estas ignorita, la sinkrona rektigo SSR havas tri ŝtatojn dum funkciigado en malkontinua DCM-reĝimo:

①. La primara flanko (primara) alttensia MOSFET estas ŝaltita, kaj la sekundara flanko (sekundara) sinkrona rektigo MOSFET estas malŝaltita;

②. La primara flanko (primara) alttensia MOSFET estas malŝaltita, kaj la sekundara flanko (sekundara) sinkrona rektigo MOSFET estas ŝaltita;

③. La primara flanko (primara) alttensia MOSFET estas malŝaltita, kaj la sekundara flanko (sekundara) sinkrona rektigo MOSFET estas malŝaltita.

5. Malĉefa flanko (sekundara) sinkrona rektigo SSR en kontinua CCM-reĝimo

Se la rapid-ŝarga flyback konvertilo funkcias en la kontinua CCM reĝimo, la primara flanko (primara) kontrolo metodo, la sekundara flanko (sekundara) sinkrona rektigo MOSFET postulas sinkronigado signalo de la primara flanko (primara) kontroli la halto.

La sekvaj du metodoj kutimas kutime akiri la sinkronan vetursignalon de la sekundara flanko (sekundara):

(1) Rekte uzu la sekundaran (sekundaran) volvaĵon, kiel montrite en Figuro 10;

(2) Uzu kromajn izoligajn komponantojn kiel pulsajn transformilojn por transdoni la sinkronan vetursignalon de la primara flanko (primara) al la sekundara flanko (malĉefa), kiel montrite en Figuro 12.

Rekte uzante la sekundaran (sekundaran) volvaĵon por akiri la sinkronan vetursignalon, la precizeco de la sinkrona vetursignalo estas tre malfacile kontroli, kaj estas malfacile atingi optimumigitan efikecon kaj fidindecon. Iuj kompanioj eĉ uzas ciferecajn regilojn por plibonigi kontrolo-precizecon, kiel montrite en Figuro 11 Spektaklo.

Uzi pulstransformilon por akiri sinkronajn vetursignalojn havas altan precizecon, sed la kosto estas relative alta.

La sekundara flanko (sekundara) kontrolmetodo kutime uzas pulstransformilon aŭ magnetan kunligan metodon por transdoni la sinkronan vetursignalon de la sekundara flanko (sekundara) ĝis la primara flanko (primara), kiel montrite en Figuro 7.v.

Rekte uzu la sekundaran (sekundaran) volvaĵon por akiri la sinkronan vetursignalon

Rekte uzu la sekundaran (sekundaran) volvaĵon por akiri la sinkronan vetursignalon + ciferecan kontrolon

6. Sekundara flanko (sekundara) sinkrona rektigo SSR en malkontinua DCM-reĝimo

Se la rapida ŝarga flyback konvertilo funkcias en malkontinua DCM-reĝimo. Sendepende de la primara flanko (primara) kontrolmetodo aŭ la sekundara flanko (sekundara) kontrolmetodo, la D kaj S-tensiofaloj de la sinkrona rektiga MOSFET povas esti rekte detektitaj kaj kontrolitaj.

(1) Enŝaltante la sinkronan rektifigon MOSFET

Kiam la tensio de VDS de la sinkrona rektifika MOSFET ŝanĝiĝas de pozitiva al negativa, la interna parazita diodo ŝaltas, kaj post certa prokrasto, la sinkrona rektifiga MOSFET ŝaltas, kiel montrite en Figuro 13.

(2) Malŝaltante la sinkronan rektifigon MOSFET

Post kiam la sinkrona rektigo MOSFET estas ŝaltita, VDS=-Io*Rdson. Kiam la malĉefa (sekundara) kurento malkreskas al 0, tio estas, kiam la tensio de la nuna detekta signalo VDS ŝanĝiĝas de negativa al 0, la sinkrona rektiga MOSFET malŝaltas, kiel montrite en Figuro 13.

Ŝalti kaj malŝalti sinkronan rektifigan MOSFET en malkontinua DCM-reĝimo

En praktikaj aplikoj, la sinkrona rektiga MOSFET malŝaltas antaŭ ol la sekundara (sekundara) volvaĵfluo atingas 0 (VDS=0). La aktualaj detektaj referencaj tensiovaloroj fiksitaj de malsamaj blatoj estas malsamaj, kiel -20mV, -50mV, -100mV, -200mV, ktp.

La aktuala detekta referenca tensio de la sistemo estas fiksita. Ju pli granda la absoluta valoro de la aktuala detekta referenca tensio, des pli malgranda la interfereraro kaj des pli bona la precizeco. Tamen, kiam la eliga ŝarĝo-kurento Io malpliiĝas, la sinkrona rektigo MOSFET malŝaltos ĉe pli granda eliga kurento, kaj ĝia interna parazita diodo kondukos por pli longa tempo, do la efikeco estas reduktita, kiel montrite en Figuro 14.

Nuna sentanta referenco tensio kaj sinkrona rektigo MOSFET malŝalto tempo

Krome, se la absoluta valoro de la aktuala detekto referenca tensio estas tro malgranda. Sistemeraroj kaj interfero povas kaŭzi la sinkronan rektifigan MOSFET malŝalti post kiam la sekundara (sekundara) serpentuma fluo superas 0, rezultigante inversan enfluan fluon, influante efikecon kaj sisteman fidindecon.

Altprecizecaj nunaj detektaj signaloj povas plibonigi la efikecon kaj fidindecon de la sistemo, sed la kosto de la aparato pliiĝos. La precizeco de la nuna detektsignalo rilatas al la sekvaj faktoroj:
①. Precizeco kaj temperaturderivo de aktuala detekta referenca tensio;
②. La biasa tensio kaj kompensa tensio, biasa fluo kaj kompensa kurento, kaj temperaturo-drivo de la nuna amplifilo;
③. La precizeco kaj temperaturdrivo de la sur-tensia Rdson de la sinkrona rektigo MOSFET.

Krome, de sistema perspektivo, ĝi povas esti plibonigita per cifereca kontrolo, ŝanĝante aktualan detekto referenctensio, kaj ŝanĝante sinkrona rektigo MOSFET veturanta tensio.

Kiam la eliga ŝarĝo-kurento Io malpliiĝas, se la veturanta tensio de la potenco MOSFET malpliiĝas, la responda MOSFET-ŝaltita tensio Rdson pliiĝas. Kiel montrite en Figuro 15, eblas eviti fruan haltigon de la sinkrona rektiga MOSFET, redukti la konduktan tempon de la parazita diodo kaj plibonigi la efikecon de la sistemo.

Reduktante la veturantan tensio VGS kaj malŝaltante la sinkronan rektifigon MOSFET

Oni povas vidi el Figuro 14, ke kiam la eliga ŝarĝo-kurento Io malpliiĝas, la aktuala detekta referenca tensio ankaŭ malpliiĝas. Tiamaniere, kiam la eliga kurento Io estas granda, pli alta kurenta detekta referenca tensio estas uzata por plibonigi la kontrolan precizecon; kiam la elira kurento Io estas malalta, pli malalta kurenta detekta referenca tensio estas uzata. Ĝi ankaŭ povas plibonigi la konduktan tempon de la sinkrona rektigo MOSFET kaj plibonigi la efikecon de la sistemo.

Kiam ĉi-supra metodo ne povas esti uzata por plibonigo, Schottky-diodoj ankaŭ povas esti konektitaj paralele ĉe ambaŭ finoj de la sinkrona rektiga MOSFET. Post kiam la sinkrona rektigo MOSFET estas malŝaltita anticipe, ekstera Schottky-diodo povas esti konektita por liberrada.

7. Malĉefa (sekundara) kontrolo CCM + DCM hibrida reĝimo

Nuntempe, ekzistas esence du ofte uzataj solvoj por poŝtelefona rapida ŝargado:

(1) Primara flanko (primara) kontrolo kaj DCM laborreĝimo. Sekundara flanko (sekundara) sinkrona rektigo MOSFET ne postulas sinkronigan signalon.

(2) Malĉefa (sekundara) kontrolo, CCM + DCM miksita operacia reĝimo (kiam la eliga ŝarĝa fluo malpliiĝas, de CCM al DCM). La sekundara flanko (sekundara) sinkrona rektigo MOSFET estas rekte movita, kaj ĝiaj enŝalti kaj malŝalti logikprincipoj estas montritaj en Figuro 16:

Enŝaltante la sinkronan rektifigan MOSFET: Kiam la tensio de VDS de la sinkrona rektifiga MOSFET ŝanĝiĝas de pozitivo al negativo, ĝia interna parazita diodo ŝaltas. Post certa prokrasto, la sinkrona rektigo MOSFET ŝaltas.

Malŝaltante la sinkronan rektifigan MOSFET:

① Kiam la eliga tensio estas malpli ol la fiksita valoro, la sinkrona horloĝa signalo estas uzata por kontroli la malŝalton de la MOSFET kaj funkcii en CCM-reĝimo.

② Kiam la eliga tensio estas pli granda ol la fiksita valoro, la sinkrona horloĝa signalo estas ŝirmita kaj la labormetodo estas la sama kiel la DCM-reĝimo. La signalo VDS=-Io*Rdson kontrolas la ĉesigon de la sinkrona rektiga MOSFET.

Sekundara flanko (sekundara) kontrolas sinkronan rektifigon MOSFET-malŝalti

Nun ĉiuj scias, kian rolon ludas MOSFET en la tuta rapida ŝarga QC!

Pri Olukey

La kernteamo de Olukey koncentriĝis pri komponantoj dum 20 jaroj kaj havas ĉefsidejon en Shenzhen. Ĉefa komerco: MOSFET, MCU, IGBT kaj aliaj aparatoj. La ĉefaj agentproduktoj estas WINSOK kaj Cmsemicon. Produktoj estas vaste uzataj en milita industrio, industria kontrolo, nova energio, medicinaj produktoj, 5G, Interreto de Aĵoj, inteligentaj hejmoj kaj diversaj konsumelektronikaj produktoj. Fidante je la avantaĝoj de la originala tutmonda ĝenerala agento, ni baziĝas sur la ĉina merkato. Ni uzas niajn ampleksajn avantaĝajn servojn por prezenti diversajn altteknologiajn elektronikajn komponantojn al niaj klientoj, helpi fabrikistojn produkti altkvalitajn produktojn kaj provizi ampleksajn servojn.