2.4 同步整流的控制及其挑战(4)

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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分享 同步整流的控制及其挑战四 今天主要讲解 运行在连续电流模式下 同步整流的控制设计挑战 反激 CCM 模式为例 同步整流控制方法 采用 VDS 采样 CCM 模式运行时 同步整流芯片需要 从副边到原边过渡时 处理较高的 di/dt 下面我们对过渡阶段进行详细的描述 在过渡前副边传递能量 di/dt 由输出电压 和反射到输出的励磁电感决定 当原边管子开通时 di/dt 的斜率开始变化 因为副边电压仍然钳位变压器 所以 di/dt 有漏感 和输入电压反射到输出电压加上输出电压 在过渡阶段时 电压较高而漏感远远小于励磁电感 如果同步整流不能在电流下降接近为零 或者设定的关断门槛 即使关断 di/dt 会产生比较大的反向电流 如果看到这个波形 其实它和我们二极管的反向恢复非常相近 所以我们来看工作在 CCM 模式下的 二极管的反向恢复 左边这张图是二极管的反向恢复的波形 可以看到 它和我们上一页提到的波形非常相似 当二极管电流过零时 二极管并不能及时阻断电压 它继续保持同样的 di/dt 一段时间 然后才开始阻断电压 这个特性我们称为反向恢复 当工作在 CCM 模式时 我们经常会选择一个 具有快恢复时间的二极管 这样可以最小化负电流 而且选择较小的 QRR 即为反向恢复电荷 因为反向恢复电荷和损耗直接相关 降低 QRR 反向恢复损耗也就减小 对比右面这两个不同的 MOS 管时 可以看到 QRR 不同 损耗差距非常明显 当关断同步整流较晚时 它和二极管有较长的反向恢复 运行非常相似 我们关断同步整流较早时 不需要快速响应的比较器 但是当同步整流关断时 电流继续流过 MOS 管的体二极管 所以尽管不需要较快的比较器 仍然需要处理 同步整流体二极管的反向恢复损耗 另外如果我们有非常快的比较器 关断同步整流就可以稍微晚一点 但是不能太晚 基本的原则是 直通的时间比二极管反向恢复时间短 所以这样可以提高反向恢复的特性 前面的讨论同步整流的控制 是总是基于理想的状态 也就是没有考虑噪音的影响 事实上我们不得不考虑 同步整流如何工作在噪音的环境下 在这里以反激为例 这两幅图为实际的工作波形 黄色通道为原边管子的开关节点电压 可以看到 当原边管子关断时 开关节点有很多振荡 这个振荡主要由漏感引起 可以看到反映在同步整流管子 也有比较大的振荡 DCM 模式时 当同步整流关断时 变压器工作在断续振荡状态 这个振荡主要由原边管子的结电容 和励磁电感振荡引起 可以看到同步整流的电压 振荡到接近零 有时会过零 这个时候同步整流 为了保持较好的控制 不能导通 为了同步整流能够处理开通 和关断时的噪音 我们经常需要最小的导通时间 和最小的关断时间 消除噪音电压的影响 当同步整流开通时 由于漏感能量的复位 所以产生了振荡 如果没有措施去屏蔽这个振荡 有可能使同步整流 开通后接着关断 也就增加了导通损耗 所以我们可以设定一段时间内 阻止 MOS 管的关断 这样可以延长 MOS 管的导通时间 在同步整流关断后 DCM 模式下有振荡 我们同时也设定一段时间内 防止 MOS 管的误开通 blanking time 时间 同时也有助于同步整流控制芯片 处理一些特别的波形 特别是谐振变换器 这是一个 LLC变换器 副边的电流波形像一个正弦波 如果我们采用 VDS 采样的方法 在同步整流导通后 电压降基本上是电流乘以 RDS(ON) 所以在开始和结束的时候 将会有一个低的电压 由于电压比较低 对于变换器不能分辨出电流增加还是减小 有潜在的风险使同步整流关断 所以为了阻止同步整流较早的关断 我们也设定一个最小的导通时间 这段时间强制同步整流开通 以至于当电流增加足够高时 这样同步整流 可以有效地关断 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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