2.5 同步整流的控制及其挑战(5)

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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五 今天主要讲解如何给同步整流供电 以及共模噪音的考虑 之前的描述我们讨论的 同步整流控制方法都是在理想情况下 同步整流的电压降为电流乘以 RDS(ON) 事实上由于寄生电感的影响 正向电压降并不等于同步整流的电压降 电流乘以 RDS(ON) 这些寄生的电感是布线电感 和封装引脚电感 这里以 LLC 谐振变换器为例 由于电流的斜率有正也有负 红线为采样的电压 即为同步整流控制器看到的电压 电流的斜率为正时 可以看到同步整流器 会误认为有较大的电流流过 MOS 管 电流斜率为负时 可以看到同步整流控制器 会误认为有较小的电流流过 MOS 管 这样会导致控制器较早的关断同步整流 而用体二极管导通 这会增加导通损耗降低效率 从这个分析可以得出 我们必须优化 Layout 来减小布线的寄生电感 而且需要选择 较小寄生引脚电感封装的 MOS 管 例如采用表贴的封装 代替 TO-220 封装 为了继续提高同步整流的特性 采用了成比例的驱动 这种方法是通过 减小同步整流的驱动电压 来提升同步整流特性的 以下面这个波形为例 在 MOS 管导通后 正向压降和电流成比例 一旦电流变小时导通损耗也变小 我们可以通过减小驱动电压 牺牲一些导通损耗 来提高同步整流的特性 控制芯片可以调制 正向压降在一个较低的电压水平 这个固定的电压值 使同步整流管就变成了一个 低正向电压的二极管 这个时候同步整流的驱动电压变低 非常接近门槛电压 这样就可以非常快的关断同步整流管 而没有延时 所以这种方法帮助加速关断 使同步整流安全的运行在 CCM 模式下 此外比较 VDS 采样关断门槛值 这种方法有较高的正向压降 也帮助掩盖由于寄生电感导致的 采样不准确 最大化同步整流的导通时间 最小化导通损耗 电源设计中除了需要考虑损耗 同时也要关心 EMI 噪音 这幅图中显示了反激拓扑共模噪音 不管用二极管整流 还是同步整流都会碰到同样的问题 以二极管整流为例 所以红色的箭头代表共模电流噪音 如果放二极管在高边 当原边的开关节点电压从低跳到高时 会在 C2 和 C3 上产生 从原边到副边的共模电流 而副边的开关节点电压也从低跳变到高 会在 C1 上产生 从副边到原边的共模电流 所以这三个电流彼此之间可以对消 帮助减少共模电流 现在我们把二极管放在低边 稍后我们会讨论把同步整流放在低边 主要是从驱动和供电两点来考虑的 当二极管在低边时 这种共模电流对消的特性消失了 我们可以看到当原边的开关节点电压 从低跳变到高时 会在 C3 上产生从原边到副边的共模电流 而对于 C2 由于原边电压变高 而副边电压变低 会在 C2 上产生 从原边到副边较大的共模电流 而对于 C1 两端的电压保持不变 没有共模电流流过 C1 所以比较二极管放在高边 没有共模电流的对消 这种配置会产生较大的共模电流 所以在这种配置下 我们可能需要花更多的时间 来处理共模噪音 尽管这种配置有较差的共模噪音 但是它的确帮助采用同步整流 例如当驱动低边的 MOS 管时 由于控制器和输出共地 可以简单的用输出来给同步整流 IC 供电 同步整流芯片的地 是一个稳定的电平 不太容易受干扰 当输出电压较高时 可以采用辅助绕组 来给同整流芯片供电 减小损耗 或者对于一些像 USB PD 的应用 由于输出电压变化范围比较宽 同步整流芯片 需要能在这么宽的范围内工作 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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