2.3 同步整流的控制及其挑战(3)

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大家好 我是德州仪器的系统工程师 David 今天非常高兴和大家继续讲解 同步整流的控制及其挑战三 今天主要讲解如何选择同步整流管 在我们讨论完同步整流的控制方法后 我们继续来看实际中设计的考虑点 首先我们如何来选择 MOS 管 像之前我们讨论的 VDS 采样控制方法 通过检测 VDS 的电压 来开通关断同步整流 开通时基于体二极管的导通电压 来设定一个导通门槛 因为体二极管正向压降 通常有几百个毫伏 我们可以容易地设定导通门槛 大约一百个毫伏来控制开通同步整流 但是当关断时 关断的门槛值接近零伏 从下面的这个公式可以看出 选择不同的 RDS(ON) 时 关断电流也不同 在这里有两个例子 一个为高 RDS(ON) 一个为低 RDS(ON) 对于同样的副边电流 选择低 RDS(ON) 时我们可以看到 当 SR 导通时 有非常低的电压降 但是关断的时间会非常早 当 MOS 管关断后 仍然有非常大的电流和时间 流经体二极管产生很大的损耗 如果选择高 RDS(ON) 时当 SR 导通时 有较高的电压降 但是关断的时间会非常接近电流为零时 当 MOS 管关断后 有较小的电流和时间流经体二极管 产生较小的损耗 所以比较这两个 MOS 管 较高的 RDS(ON) 导致较小的关断电流 较小的体二极管导通时间 较低的 RDS(ON) 导致较大的关断电流 较大的体二极管导通时间 所以肯定有一个最优的点 来平衡同步整流和体二极管导通时间 来得到最小的损耗 除了考虑导通损耗 我们也要考虑开关损耗 对于 MOS 管的损耗包括三个部分 导通损耗 开关损耗以及驱动损耗 导通损耗 当我们能控制 MOS 管比较完美时 损耗等于有效值电流的平方 乘以 RDS(ON) 开关损耗和 COSS 相关 每当我们关断 MOS 管时 所产生的损耗即等于这个公式 驱动损耗和 CISS 相关 公式为 CV2f 从上面的损耗公式可以看出 选择较低的 RDS(ON) 的 MOS 管时 尽管能减小导通损耗 但是开关损耗 驱动损耗都会增加 因为较低 RDS(ON) 的 MOS 管 COSS 和 CISS 会比较大 所以需要在开关损耗 和导通损耗之间做折中的一个选择 另外当我们查阅相关效率标准 通常需要优化四点平均效率 另外当我们查阅相关效率标准 通常需要优化四点平均效率 欧洲委员会也规定了 10% 负载的效率 从这些标准可以看出 轻载的效率同样重要 当我们设计电源 在重载时导通损耗占的比重比较大 而轻载时开关损耗占的比较大 如果我们选择较高的 RDS(ON) 的 MOS 管 尽管在重载时较低的效率 但是由于轻载时开关损耗驱动损耗比较小 所以可以获得较高的轻载效率 如果我们选择较低的 RDS(ON) 的 MOS 管 尽管在重载时有较高的效率 但是由于轻载时开关损耗驱动损耗比较大 所以可以获得较低的轻载效率 所以当选择 MOS 管时 我们需要对开关损耗和导通损耗 做折中的一个处理 拓扑运行在 CCM 模式时 对于同步整流的驱动 是一个比较大的挑战 由前面介绍我们知道 采用同步整流可以减小导通损耗 同时也要考虑开关损耗 在这里对比三种拓扑 工作在 CCM 模式的运行状态 反激 正激 以及 LLC 对于反击的 CCM 模式 当从副边关断 到原边管开通时 有非常高的 di/dt 对于正激CCM 模式 当从续流管关断到整流管开通时 同样也有非常高的 di/dt 对于 LLC 当工作在高于谐振频率时 我们同样能看到比较高的 di/dt 这些较高的 di/dt 主要由漏感或者谐振电感 和较高的电压决定 既然有这么高的 di/dt 就需要同步整流控制芯片响应速度非常快 否则会产生较多的负电流 谢谢大家
课程介绍 共计6课时,32分0秒

2018 PSDS 研讨会系列 - (2) 同步整流的控制及其挑战

同步整流 2018 PSDS 研讨会系列

从2元和3元谐振拓扑基础开始,本课程将介绍谐振拓扑的关键特性,分析方法,控制挑战和设计考虑事项。 三个设计实例展示了具有高开关频率(〜1 MHz)或宽输出电压调节范围(2至1个输出电压调节水平)的谐振拓扑性能。 本次会议还介绍了一种新型谐振拓扑结构CLL谐振转换器,与传统的LLC串联谐振转换器相比具有尺寸和效率的优势。 最后,本课程为如何为各种应用选择最佳谐振拓扑提供指导。
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