Олукей: Келгиле, MOSFETтин тез кубаттоонун негизги архитектурасындагы ролу жөнүндө сүйлөшөлү

Электр менен камсыздоонун негизги структурасытез заряддооQC Flyback + экинчи каптал (экинчи) синхрондук ректификация SSR колдонот. Учуулуу конвертерлер үчүн пикирди тандап алуу ыкмасы боюнча төмөнкүдөй бөлүүгө болот: биринчилик каптал (негизги) жөнгө салуу жана экинчи тараптык (экинчи) жөнгө салуу; PWM контроллерунун жайгашкан жерине жараша. Аны төмөнкүдөй бөлүүгө болот: биринчилик тараптык (баштапкы) башкаруу жана экинчилик (экинчи даражадагы) башкаруу. Бул MOSFET менен эч кандай байланышы жок окшойт. Ошентип,Олукейсуроо керек: MOSFET кайда жашырылган? Ал кандай роль ойноду?

1. Биринчилик каптал (баштапкы) тууралоо жана экинчилик каптал (экинчи) тууралоо

Чыгуу чыңалуусунун туруктуулугу, кириш чыңалуудагы жана чыгуу жүктөмүндөгү өзгөрүүлөрдү жөнгө салуу үчүн PWM негизги контроллерине анын өзгөргөн маалыматын жөнөтүү үчүн пикир байланышын талап кылат. Пикирлерди тандоонун ар кандай ыкмаларына ылайык, 1 жана 2-сүрөттөрдө көрсөтүлгөндөй, биринчилик (негизги) тууралоо жана экинчилик (экинчи) тууралоо болуп бөлүнөт.

SSR синхрондук оңдоо MOSFET түбүнө жайгаштырылган

Баштапкы каптал (баштапкы) жөнгө салуунун кайтарым байланыш сигналы түздөн-түз чыгыш чыңалуудан эмес, көмөкчү орамдан же чыгыш чыңалуу менен белгилүү бир пропорционалдык байланышты кармап турган баштапкы баштапкы орамдан алынат. Анын өзгөчөлүктөрү болуп төмөнкүлөр саналат:

① Кыйыр пикир ыкмасы, начар жүгүн жөнгө салуу ылдамдыгы жана начар тактык;

②. Жөнөкөй жана арзан баасы;

③. Изоляциялык оптокоуптердин кереги жок.

Экинчи тараптын (экинчи) жөнгө салуу үчүн кайтарым байланыш сигналы оптокоуплер жана TL431 аркылуу түздөн-түз чыгуу чыңалуусунан алынат. Анын өзгөчөлүктөрү болуп төмөнкүлөр саналат:

① Түз байланыш ыкмасы, жакшы жүгүн жөнгө салуу курсу, сызыктуу жөнгө салуу ылдамдыгы, жана жогорку тактык;

②. Жөнгө салуу схемасы татаал жана кымбатка турат;

③. Убакыттын өтүшү менен картаюу көйгөйлөрү бар оптокоуптерди изоляциялоо зарыл.

2. Экинчилик каптал (экинчи) диодду оңдоо жанаMOSFETсинхрондуу ректификация ССР

Учуулуу конвертердин экинчи тарабы (экинчи) тез заряддоонун чоң чыгуу агымынан улам, адатта, диоддук ректификацияны колдонот. Айрыкча, түздөн-түз кубаттоо же жарк кубаттоо үчүн, чыгаруу ток 5A чейин жогору. Эффективдүүлүктү жогорулатуу үчүн түзөтүүчү катары диоддун ордуна MOSFET колдонулат, ал 3 жана 4-сүрөттөрдө көрсөтүлгөндөй, экинчилик (экинчи) синхрондук ректификациялык SSR деп аталат.

Экинчи тарап (экинчи) MOSFET синхрондуу оңдоо

Экинчи каптал (экинчи) диоддун ректификациясынын мүнөздөмөлөрү:

①. Жөнөкөй, кошумча диск контроллери талап кылынбайт жана баасы төмөн;

② Чыгуу ток чоң болгондо, натыйжалуулугу төмөн;

③. Жогорку ишенимдүүлүк.

Экинчи тараптын (экинчи) MOSFET синхрондук ректификациясынын өзгөчөлүктөрү:

①. Татаал, кошумча диск контроллерин жана жогорку бааны талап кылат;

②. Качан чыгаруу ток чоң, натыйжалуулугу жогору;

③. Диоддор менен салыштырганда, алардын ишенимдүүлүгү төмөн.

Практикалык колдонмолордо синхрондук ректификациялык SSR MOSFET адатта 5-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, айдоону жеңилдетүү үчүн жогорку чектен төмөнкү аягына жылдырылат.

Синхрондук ректификациялык SSRнин жогорку MOSFETинин мүнөздөмөлөрү:

①. Бул жүктөөчү дискти же калкып жүрүүчү дискти талап кылат, бул кымбатка турат;

②. Жакшы EMI.

SSR MOSFETтин синхрондук ректификациясынын мүнөздөмөлөрү төмөнкү жерге жайгаштырылган:

① Түз диск, жөнөкөй диск жана арзан баада;

②. Начар EMI.

3. Биринчилик каптал (баштапкы) башкаруу жана экинчилик (экинчи) башкаруу

PWM негизги контроллери негизги тарапка (негизги) жайгаштырылат. Бул структура биринчилик тарап (баштапкы) башкаруу деп аталат. Чыгуу чыңалуусунун, жүктү жөнгө салуу ылдамдыгынын жана сызыктуу жөнгө салуу ылдамдыгынын тактыгын жакшыртуу үчүн, биринчилик тарап (негизги) башкаруу тышкы optocoupler жана кайтарым байланышты түзүү үчүн TL431 талап кылынат. Системанын өткөрүү жөндөмдүүлүгү кичинекей жана жооп берүү ылдамдыгы жай.

PWM негизги контроллери экинчи тарапка (экинчи) жайгаштырылса, optocoupler жана TL431 алынып салынышы мүмкүн, ал эми чыгуу чыңалуусун түздөн-түз көзөмөлдөп, тез жооп менен жөнгө салууга болот. Бул структура экинчилик (экинчи) башкаруу деп аталат.

Баштапкы (баштапкы) башкаруунун өзгөчөлүктөрү:

①. Optocoupler жана TL431 талап кылынат жана жооп ылдамдыгы жай;

②. чыгарууну коргоо ылдамдыгы жай.

③. Синхрондуу ректификациянын үзгүлтүксүз режиминде CCM, экинчи тарап (экинчи) синхрондоштуруу сигналын талап кылат.

Экинчи (экинчи) контролдун өзгөчөлүктөрү:

①. Чыгуу түздөн-түз аныкталган, эч кандай optocoupler жана TL431 керек эмес, жооп ылдамдыгы тез жана чыгууну коргоо ылдамдыгы тез;

②. экинчи тарап (экинчи) синхрондуу түзөтүү MOSFET түздөн-түз синхрондоштуруу сигналдар муктаж болбостон айдалат; негизги каптал (негизги) жогорку вольттогу MOSFETтин кыймылдаткыч сигналдарын берүү үчүн импульстук трансформаторлор, магниттик муфталар же сыйымдуулук бириктиргичтери сыяктуу кошумча түзүлүштөр талап кылынат.

③. Негизги тарапка (негизги) баштоо схемасы керек, же экинчи тарапта (экинчи) ишке киргизүү үчүн көмөкчү электр булагы бар.

4. Үзгүлтүксүз CCM режими же үзгүлтүксүз DCM режими

Учуулуу конвертер үзгүлтүксүз CCM режиминде же үзгүлтүксүз DCM режиминде иштей алат. Эгерде экинчилик (экинчи) орамдагы ток коммутация циклинин аягында 0гө жетсе, ал үзгүлтүктүү DCM режими деп аталат. Эгерде экинчилик (экинчи) орамдын агымы которуштуруу циклинин аягында 0 болбосо, ал 8 жана 9-сүрөттөрдө көрсөтүлгөндөй үзгүлтүксүз CCM режими деп аталат.

8-сүрөттөн жана 9-сүрөттөн синхрондук ректификациялык ССРдин жумушчу абалдары учуп кетүүчү конвертордун ар кандай иштөө режимдеринде ар кандай экендигин көрүүгө болот, бул дагы синхрондук ректификациялык ССРди башкаруу ыкмалары да ар кандай болот дегенди билдирет.

Эгерде өлүк убакыт этибарга алынбаса, үзгүлтүксүз CCM режиминде иштегенде, синхрондук ректификация SSR эки абалга ээ:

①. Негизги каптал (негизги) жогорку вольттогу MOSFET күйгүзүлгөн, ал эми экинчи тараптагы (экинчи) синхрондук ректификациялык MOSFET өчүрүлгөн;

②. Негизги жагы (негизги) жогорку чыңалуудагы MOSFET өчүрүлгөн жана экинчи тарап (экинчи) синхрондуу түзөтүү MOSFET күйгүзүлгөн.

Ошо сыяктуу эле, эгерде өлүк убакыт этибарга алынбаса, синхрондук ректификация SSR үзгүлтүксүз DCM режиминде иштегенде үч абалга ээ:

②. Негизги каптал (негизги) жогорку вольттогу MOSFET өчүрүлгөн, ал эми экинчи тараптагы (экинчи) синхрондуу оңдоо MOSFET күйгүзүлгөн;

③. Негизги жагы (негизги) жогорку чыңалуудагы MOSFET өчүрүлгөн, ал эми экинчилик тарап (экинчи) синхрондуу оңдоо MOSFET өчүрүлгөн.

5. Үзгүлтүксүз CCM режиминде экинчилик каптал (экинчи) синхрондук ректификациялык SSR

Эгерде тез кубаттагыч флот конвертери үзгүлтүксүз CCM режиминде иштесе, негизги тарап (негизги) башкаруу ыкмасы, экинчилик тарап (экинчи) синхрондук оңдоо MOSFET өчүрүүнү башкаруу үчүн негизги тараптан (негизги) синхрондоштуруу сигналын талап кылат.

Экинчи (экинчи) тараптын синхрондуу диск сигналын алуу үчүн адатта төмөнкү эки ыкма колдонулат:

(1) 10-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, экинчилик (экинчи) орамды түз колдонуңуз;

(2) 12-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, синхрондук кыймылдаткыч сигналын биринчи тараптан (негизги) экинчи тарапка (экинчи) өткөрүү үчүн импульстук трансформаторлор сыяктуу кошумча изоляциялык компоненттерди колдонуңуз.

Түздөн-түз экинчилик (экинчи) орамды колдонуп, синхрондуу кыймылдаткыч сигналын алуу үчүн, синхрондуу кыймылдаткыч сигналынын тактыгын көзөмөлдөө абдан кыйын жана оптималдаштырылган эффективдүүлүккө жана ишенимдүүлүккө жетишүү кыйын. Кээ бир компаниялар 11-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, башкаруунун тактыгын жакшыртуу үчүн санарип контроллерлорду колдонушат.

Синхрондуу айдоо сигналдарын алуу үчүн импульстук трансформаторду колдонуу жогорку тактыкка ээ, бирок баасы салыштырмалуу жогору.

Экинчилик (экинчи) башкаруу ыкмасы, адатта, 7.v-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, синхрондуу жетек сигналын экинчилик (экинчи) тараптан негизги тарапка (негизги) берүү үчүн импульстук трансформаторду же магниттик бириктирүү ыкмасын колдонот.

Синхрондуу диск сигналын алуу үчүн түз экинчилик (экинчи) орамды колдонуңуз

Синхрондуу диск сигналын + санарип башкарууну алуу үчүн түздөн-түз экинчилик (экинчи) орамды колдонуңуз

6. Үзгүлтүксүз DCM режиминде экинчилик каптал (экинчи) синхрондук ректификация SSR

Эгерде тез заряддагыч кайра конвертер үзгүлтүксүз DCM режиминде иштесе. Негизги каптал (негизги) башкаруу ыкмасына же экинчилик (экинчи) башкаруу ыкмасына карабастан, MOSFET синхрондук ректификациясынын D жана S чыңалуу төмөндөштөрүн түздөн-түз аныктоого жана башкарууга болот.

(1) MOSFET синхрондук оңдоону күйгүзүү

Синхрондук ректификациялык MOSFETтин VDS чыңалуусу оңдон терске өзгөргөндө, ички мите диод күйөт, ал эми белгилүү бир кечигүүдөн кийин синхрондук ректификациялык MOSFET 13-сүрөттө көрсөтүлгөндөй күйөт.

(2) MOSFET синхрондук оңдоону өчүрүү

Синхрондук оңдоо MOSFET күйгүзүлгөндөн кийин, VDS = -Io * Rdson. Экинчилик (экинчи) орогуч ток 0гө чейин азайганда, башкача айтканда VDS токтун аныктоо сигналынын чыңалышы терстен 0гө өзгөргөндө, 13-сүрөттө көрсөтүлгөндөй синхрондук ректификациялык MOSFET өчөт.

Үзгүлтүксүз DCM режиминде синхрондуу оңдоо MOSFET күйгүзүлүүдө жана өчүрүлүүдө

Практикалык колдонмолордо синхрондук ректификация MOSFET экинчилик (экинчи) орама агымы 0 (VDS=0) жеткенге чейин өчүп калат. Ар кандай микросхемалар тарабынан белгиленген учурдагы аныктоо шилтеме чыңалуу маанилери ар кандай, мисалы -20mV, -50mV, -100mV, -200mV, ж.б.

Системанын учурдагы аныктоо эталондук чыңалуусу белгиленген. Учурдагы аныктоо эталондук чыңалуунун абсолюттук мааниси канчалык чоң болсо, интерференция катасы ошончолук кичине жана тактык ошончолук жакшы болот. Бирок, чыгыш жүктөө агымы Io азайганда, синхрондук ректификациялык MOSFET чоңураак чыгуу тогу менен өчөт жана анын ички мите диоду узак убакытка өткөрүлөт, ошондуктан 14-сүрөттө көрсөтүлгөндөй эффективдүүлүк төмөндөйт.

Учурдагы сезүүчү шилтеме чыңалуу жана синхрондук оңдоо MOSFET өчүрүү убактысы

Мындан тышкары, учурдагы аныктоо шилтеме чыңалуу абсолюттук мааниси өтө аз болсо. Системалык каталар жана тоскоолдуктар экинчилик (экинчи) орогуч агымы 0дөн ашкандан кийин синхрондук оңдоо MOSFETтин өчүрүлүшүнө алып келиши мүмкүн, натыйжада тескери агып келип, системанын натыйжалуулугуна жана ишенимдүүлүгүнө таасирин тийгизет.

Жогорку тактыктагы токту аныктоо сигналдары системанын натыйжалуулугун жана ишенимдүүлүгүн жогорулата алат, бирок аппараттын баасы жогорулайт. Учурдагы аныктоо сигналынын тактыгы төмөнкү факторлорго байланыштуу:
①. Токтун аныктоочу эталондук чыңалуусунун тактыгы жана температуралык дрейфи;
②. Ток күчөткүчтүн кыйшаюусунун чыңалуусу жана жылышынын чыңалуусу, кыйшаюулуу ток жана жылыштуу ток, жана температуранын дрейфи;
③. Синхрондук ректификациялык MOSFETтин вольттогу Рдсонунун тактыгы жана температуралык дрейфи.

Мындан тышкары, системанын көз карашынан алганда, аны санариптик башкаруу аркылуу жакшыртууга болот, учурдагы аныктоо шилтеме чыңалуусун өзгөртүү жана синхрондук оңдоо MOSFET айдоо чыңалуусун өзгөртүү.

Чыгуу жүктөө агымы Io азайганда, MOSFET кубаттуулугунун кыймылдаткыч чыңалуусу азайса, тиешелүү MOSFET күйгүзүү чыңалуусу Rdson жогорулайт. 15-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, MOSFET синхрондук ректификациясынын эрте өчүрүлүшүнө жол бербөөгө, мите диоддун өткөрүү убактысын кыскартууга жана системанын эффективдүүлүгүн жогорулатууга болот.

VGS айдоо чыңалуусун азайтуу жана синхрондук оңдоо MOSFETди өчүрүү

14-сүрөттөн көрүнүп тургандай, чыгуучу жүк агымы Io азайганда, токтун аныктоочу эталондук чыңалуусу да төмөндөйт. Ушундай жол менен, чыгуу ток Io чоң болгондо, башкаруу тактыгын жакшыртуу үчүн жогорку учурдагы аныктоо шилтеме чыңалуу колдонулат; чыгуу ток Io төмөн болгондо, төмөнкү ток аныктоо эталондук чыңалуу колдонулат. Ал ошондой эле синхрондук оңдоо MOSFET өткөрүү убактысын жакшыртуу жана системанын натыйжалуулугун жогорулатуу мүмкүн.

Жогорудагы ыкманы жакшыртуу үчүн колдонуу мүмкүн болбогондо, Schottky диоддору да синхрондук оңдоо MOSFETтин эки учун параллелдүү туташтырылышы мүмкүн. Синхрондук ректификация MOSFET алдын ала өчүрүлгөндөн кийин, сырткы Schottky диоду эркин айлануу үчүн туташтырылышы мүмкүн.

7. Экинчилик (экинчи) башкаруу CCM+DCM гибриддик режими

Учурда уюлдук телефонду тез кубаттоо үчүн негизинен эки кеңири колдонулган чечимдер бар:

(1) Негизги тарап (негизги) башкаруу жана DCM иштөө режими. Экинчи тарап (экинчи) синхрондук оңдоо MOSFET синхрондоштуруу сигналын талап кылбайт.

(2) Экинчилик (экинчи) башкаруу, CCM+DCM аралаш иштөө режими (чыгыш жүктөмүнүн агымы CCMден DCMге чейин азайганда). MOSFETтин экинчилик (экинчи) синхрондук ректификациясы түз башкарылат жана анын күйгүзүү жана өчүрүү логикалык принциптери 16-сүрөттө көрсөтүлгөн:

MOSFET синхрондук ректификациясын күйгүзүү: MOSFET синхрондук ректификациясынын VDS чыңалуусу оңдон терсге өзгөргөндө, анын ички мите диоду күйөт. Белгилүү бир кечигүүдөн кийин синхрондук оңдоо MOSFET күйөт.

MOSFET синхрондук оңдоону өчүрүү:

① Чыгуу чыңалуусу белгиленген мааниден аз болгондо, синхрондук саат сигналы MOSFETтин өчүрүлүшүн көзөмөлдөө жана CCM режиминде иштөө үчүн колдонулат.

② Чыгуу чыңалуусу белгиленген мааниден жогору болгондо, синхрондуу саат сигналы корголот жана иштөө ыкмасы DCM режиминдей эле болот. VDS=-Io*Rdson сигналы синхрондук оңдоо MOSFETтин өчүрүлүшүн көзөмөлдөйт.

Экинчи тарап (экинчи) синхрондук оңдоо MOSFET өчүрүүнү башкарат

Эми, баары MOSFET тез кубаттоо QC кандай роль ойноорун билет!

Олукей жөнүндө

Олукейдин негизги командасы 20 жылдан бери компоненттерге басым жасап келет жана башкы кеңсеси Шэньчжэнь шаарында жайгашкан. Негизги бизнеси: MOSFET, MCU, IGBT жана башка түзмөктөр. Негизги агент азыктары WINSOK жана Cmsemicon болуп саналат. Продукциялар аскердик өнөр жайда, өнөр жай көзөмөлүндө, жаңы энергетикада, медициналык буюмдарда, 5Gде, нерселердин интернетинде, акылдуу үйлөрдө жана ар кандай керектөөчү электроника буюмдарында кеңири колдонулат. баштапкы глобалдык жалпы агенттин артыкчылыктарына таянуу менен, биз кытай рыногуна негизделген. Биз кардарларыбызга ар кандай өнүккөн жогорку технологиялуу электрондук компоненттерди киргизүү, өндүрүүчүлөргө жогорку сапаттагы продукцияларды чыгарууга жардам берүү жана комплекстүү кызматтарды көрсөтүү үчүн комплекстүү пайдалуу кызматтарыбызды колдонобуз.