A struttura di basa di l'alimentazionecarica rapidaQC usa flyback + side secundariu (secundariu) rettifica sincrona SSR. Per i converters flyback, secondu u metudu di campionamentu di feedback, pò esse divisu in: regulazione primaria (primaria) è regulazione secundaria (secondaria); secondu u locu di u controller PWM. Pò esse divisu in: cuntrollu di u latu primariu (primariu) è di cuntrollu secundariu (secundariu). Sembra chì ùn hà nunda di fà cù MOSFET. Allora,Olukeydeve dumandà: Induve hè u MOSFET hidden? Chì rolu hà fattu ?
1. Ajustamentu di u latu primariu (primariu) è l'ajustamentu di u latu secundariu (secondariu).
A stabilità di a tensione di output richiede un ligame di feedback per mandà a so informazione cambiante à u controller principale PWM per aghjustà i cambiamenti in a tensione di input è a carica di output. Sicondu i sfarenti metudi di campionamentu di feedback, pò esse divisu in l'ajustamentu di u latu primariu (primariu) è l'aghjustamentu di u latu secundariu (secundariu), cum'è mostra in Figure 1 è 2.
U signale di feedback di u regulamentu primariu (primariu) ùn hè micca pigliatu direttamente da a tensione di output, ma da l'avvolgimentu ausiliariu o l'avvolgimentu primariu primariu chì mantene una certa relazione proporzionale cù a tensione di output. E so caratteristiche sò:
① Metudu di feedback indirettu, cattiva regulazione di a carica è poca precisione;
②. Semplice è low cost;
③. Nisun bisognu di optocoupler isolante.
U signale di feedback per a regulazione secundaria (secundaria) hè presa direttamente da a tensione di output usendu un optocoupler è TL431. E so caratteristiche sò:
① Metudu di feedback direttu, bonu ritmu di regulazione di carica, ritmu di regulazione lineale è alta precisione;
②. U circuitu di aghjustamentu hè cumplessu è costu;
③. Hè necessariu isolà l'optocoupler, chì hà prublemi di anziane cù u tempu.
2. Sicundariu side (secundariu) diode rectification èMOSFETrettifica sincrona SSR
U latu secundariu (secundariu) di u convertitore flyback usualmente usa a rettificazione di diodi per via di a grande corrente di output di carica rapida. In particulare per a carica diretta o a carica flash, u currente di output hè altu cum'è 5A. Per migliurà l'efficienza, MOSFET hè utilizatu invece di u diodu cum'è u rettificatore, chì hè chjamatu SSR di rectificazione sincrona secondaria (secundaria), cum'è mostra in Figure 3 è 4.
Caratteristiche di u latu secundariu (secundariu) diode rectification:
①. Semplice, ùn hè micca necessariu un controller di unità supplementu, è u costu hè bassu;
② Quandu u currente di output hè grande, l'efficienza hè bassa;
③. Alta affidabilità.
Caratteristiche di a rettifica sincrona MOSFET di u latu secundariu (secundariu):
①. Cumplessu, chì richiede un controller di unità supplementu è un costu altu;
②. Quandu u currente di output hè grande, l'efficienza hè alta;
③. Comparatu cù diodi, a so affidabilità hè bassa.
In l'applicazioni pratiche, u MOSFET di a rettifica sincrona SSR hè di solitu spustatu da a fine alta à a fine bassa per facilità a guida, cum'è mostra in Figura 5.
E caratteristiche di u MOSFET high-end di rectificazione sincrona SSR:
①. Esige un drive bootstrap o un drive flottante, chì hè caru;
②. Bona EMI.
E caratteristiche di a rettifica sincrona SSR MOSFET pusatu à u bassu:
① Drive direttu, guida simplice è prezzu bassu;
②. Pauvre EMI.
3. Primary side (primary) control and side secundariu (secondary) control
U controller principale PWM hè situatu nantu à u latu primariu (primariu). Sta struttura hè chjamata cuntrollu primariu (primariu). Per migliurà a precisione di a tensione di output, a tarifa di regulazione di carica, è a tarifa di regulazione lineale, u cuntrollu di u latu primariu (primariu) richiede un optocoupler esternu è TL431 per furmà un ligame di feedback. A larghezza di banda di u sistema hè chjuca è a velocità di risposta hè lenta.
Se u controller principale PWM hè situatu nantu à u latu secundariu (secundariu), l'optocoupler è TL431 ponu esse eliminati, è a tensione di output pò esse direttamente cuntrullata è aghjustata cù una risposta rapida. Sta struttura hè chjamata cuntrollu secundariu (secundariu).
Caratteristiche di u cuntrollu di u latu primariu (primariu):
①. Optocoupler è TL431 sò richiesti, è a velocità di risposta hè lenta;
②. A vitezza di prutezzione di pruduzzioni hè lenta.
③. In u modu cuntinuu di rectificazione sincrona CCM, u latu secundariu (secundariu) richiede un signalu di sincronizazione.
Funzioni di cuntrollu secundariu (secondariu):
①. L'output hè direttamente rilevatu, ùn ci hè micca bisognu di optocoupler è TL431, a velocità di risposta hè rapida, è a velocità di prutezzione di l'output hè rapida;
②. U MOSFET di rectificazione sincrona di u latu secundariu (secundariu) hè direttamente guidatu senza a necessità di signali di sincronizazione; Dispositivi supplementari cum'è trasformatori di impulsi, accoppiamenti magnetichi o accoppiatori capacitivi sò necessarii per trasmette i segnali di guida di u MOSFET d'alta tensione primariu (primariu).
③. U latu primariu (primariu) hà bisognu di un circuitu di partenza, o u latu secundariu (secundariu) hà una alimentazione ausiliaria per inizià.
4. Modu continuu CCM o modu discontinuu DCM
U cunvertitore flyback pò operà in modu CCM continuu o modalità DCM discontinuu. Se u currente in l'avvolgimentu secundariu (secundariu) righjunghji 0 à a fine di un ciculu di commutazione, hè chjamatu modalità DCM discontinuu. Se u currente di l'avvolgimentu secundariu (secundariu) ùn hè micca 0 à a fine di un ciculu di commutazione, hè chjamatu modu CCM continuu, cum'è mostratu in Figure 8 è 9.
Pò esse vistu da a Figura 8 è a Figura 9 chì i stati di travagliu di u SSR di rettifica sincrona sò diffirenti in diversi modi operativi di u convertitore flyback, chì significa ancu chì i metudi di cuntrollu di u SSR di rettifica sincrona seranu ancu diffirenti.
Se u tempu mortu hè ignoratu, quandu travaglia in modu CCM cuntinuu, a rettificazione sincrona SSR hà dui stati:
①. U MOSFET d'alta tensione primariu (primariu) hè attivatu, è u MOSFET di rectificazione sincrona di u latu secundariu (secundariu) hè disattivatu;
②. U MOSFET d'alta tensione di u latu primariu (primariu) hè disattivatu, è u MOSFET di rectificazione sincrona di u latu secundariu (secundariu) hè attivatu.
In u listessu modu, se u tempu mortu hè ignoratu, a rettifica sincrona SSR hà trè stati quandu opera in modu discontinuu DCM:
①. U MOSFET d'alta tensione primariu (primariu) hè attivatu, è u MOSFET di rectificazione sincrona di u latu secundariu (secundariu) hè disattivatu;
②. U latu primariu (primariu) MOSFET d'alta tensione hè disattivatu, è u latu secundariu (secundariu) MOSFET di rectificazione sincrona hè attivatu;
③. U MOSFET d'alta tensione di u latu primariu (primariu) hè disattivatu, è u MOSFET di rectificazione sincrona di u latu secundariu (secundariu) hè disattivatu.
5. Latu secundariu (secundariu) rectificazione sincrona SSR in modu cuntinuu CCM
Se u cunvertitore flyback fast-charge opera in u modu cuntinuu CCM, u metudu di cuntrollu di u latu primariu (primariu), u MOSFET di rectificazione sincrona di u latu secundariu (secundariu) necessita un signalu di sincronizazione da u latu primariu (primariu) per cuntrullà l'arrestu.
I seguenti dui metudi sò generalmente usati per ottene u segnu di u drive sincronu di u latu secundariu (secondariu):
(1) Aduprate direttamente l'avvolgimentu secundariu (secundariu), cum'è mostra in Figura 10;
(2) Aduprate cumpunenti di isolamentu supplementari, cum'è i transformatori di impulsi, per trasmette u segnu di u drive sincronu da u latu primariu (primariu) à u latu secundariu (secundariu), cum'è mostra in Figura 12.
Utilizendu direttamente l'avvolgimentu secundariu (secundariu) per ottene u segnu di u drive sincronu, l'accuratezza di u signale di u drive sincronu hè assai difficiuli di cuntrullà, è hè difficiule di ottene efficienza è affidabilità ottimizzati. Alcune cumpagnie utilizanu ancu cuntrolli digitali per migliurà a precisione di cuntrollu, cum'è mostra in Figura 11 Mostra.
Utilizà un trasformatore di impulsi per ottene segnali di guida sincroni hà una alta precisione, ma u costu hè relativamente altu.
U metudu di cuntrollu di u latu secundariu (secundariu) generalmente usa un transformatore di impulsu o un metudu di accoppiamentu magneticu per trasmette u segnu di u drive sincronu da u latu secundariu (secundariu) à u latu primariu (primariu), cum'è mostra in Figura 7.v.
6. Latu secundariu (secundariu) rectificazione sincrona SSR in modu discontinuu DCM
Se u cunvertitore flyback di carica rapida opera in modalità DCM discontinua. Indipendentemente da u metudu di cuntrollu di u latu primariu (primariu) o di u metudu di cuntrollu di u latu secundariu (secundariu), a caduta di tensione D è S di u MOSFET di rectificazione sincrona pò esse direttamente rilevata è cuntrullata.
(1) Accende u MOSFET di rectificazione sincrona
Quandu a tensione di VDS di u MOSFET di rectificazione sincrona cambia da pusitivu à negativu, u diodu parassiticu internu si accende, è dopu un certu ritardu, u MOSFET di rectificazione sincrona si accende, cum'è mostra in Figura 13.
(2) Spegnendu u MOSFET di rettifica sincrona
Dopu chì u MOSFET di rectificazione sincrona hè attivatu, VDS=-Io*Rdson. Quandu u currente di l'avvolgimentu secundariu (secundariu) diminuisce à 0, vale à dì, quandu a tensione di u segnu di rilevazione attuale VDS cambia da negativu à 0, u MOSFET di rectificazione sincrona si spegne, cum'è mostra in Figura 13.
In l'applicazioni pratiche, u MOSFET di rectificazione sincrona si spegne prima chì u currente di bobinamentu secundariu (secundariu) righjunghji 0 (VDS = 0). I valori di tensione di riferimentu di rilevazione attuale stabiliti da diverse chips sò diffirenti, cum'è -20mV, -50mV, -100mV, -200mV, etc.
A tensione di riferimentu di rilevazione attuale di u sistema hè fissata. U più grande hè u valore assolutu di a tensione di riferimentu di rilevazione attuale, u più chjucu hè l'errore di interferenza è megliu a precisione. In ogni casu, quandu a corrente di carica di output Io diminuisce, u MOSFET di rettifica sincrona si spegnerà à una corrente di output più grande, è u so diodu parassita internu duverà per un tempu più longu, cusì l'efficienza hè ridutta, cum'è mostra in Figura 14.
Inoltre, se u valore assolutu di a tensione di riferimentu di rilevazione attuale hè troppu chjucu. L'errori di u sistema è l'interferenza pò causà a rettifica sincrona MOSFET per spegne dopu chì u currente di l'avvolgimentu secundariu (secundariu) supera u 0, risultatu in un flussu di corrente inversa, affettendu l'efficienza è l'affidabilità di u sistema.
I segnali di rilevazione di corrente d'alta precisione ponu migliurà l'efficienza è l'affidabilità di u sistema, ma u costu di u dispusitivu aumenterà. A precisione di u signale di rilevazione attuale hè ligata à i seguenti fatturi:
①. A precisione è a deriva di a temperatura di a tensione di riferimentu di rilevazione attuale;
②. U bias voltage è offset voltage, bias currente è offset currente, è a deriva di temperatura di l'amplificatore di corrente;
③. A precisione è a deriva di a temperatura di u Rdson in tensione di u MOSFET di rectificazione sincrona.
Inoltre, da una perspettiva di u sistema, pò esse migliuratu attraversu u cuntrollu digitale, cambiendu a tensione di riferimentu di rilevazione di corrente, è cambià a tensione di guida MOSFET di rectificazione sincrona.
Quandu u currenti di carica di output Io diminuisce, s'è a tensione di guida di a putenza MOSFET diminuisce, u currispundente MOSFET turn-on voltage Rdson aumenta. Cum'è mostra in a Figura 15, hè pussibule di evità l'arrestu anticipatu di u MOSFET di rettifica sincrona, riduce u tempu di cunduzzione di u diodu parasiticu, è migliurà l'efficienza di u sistema.
Si pò vede da a figura 14 chì quandu u currenti di carica di output Io diminuisce, a tensione di riferimentu di rilevazione di corrente diminuisce ancu. In questu modu, quandu u currente di output Io hè grande, una tensione di riferimentu di rilevazione di corrente più alta hè usata per migliurà a precisione di cuntrollu; quandu u currenti di output Io hè bassu, una tensione di riferenza di rilevazione di corrente più bassa hè usata. Puderà ancu migliurà u tempu di cunduzzione di u MOSFET di rectificazione sincrona è migliurà l'efficienza di u sistema.
Quandu u metudu sopra ùn pò micca esse usatu per migliurà, i diodi Schottky ponu ancu esse cunnessi in parallelu à i dui estremità di u MOSFET di rettifica sincrona. Dopu chì u MOSFET di rettifica sincrona hè disattivatu in anticipu, un diodu Schottky esternu pò esse cunnessu per u freewheeling.
7. Sicundariu (secundariu) cuntrullà u modu hibridu CCM + DCM
Attualmente, ci sò basicamente duie suluzioni cumuni per a carica rapida di u telefuninu mobile:
(1) U cuntrollu primariu (primariu) è u modu di travagliu DCM. U MOSFET di rectificazione sincrona di u latu secundariu (secundariu) ùn hà micca bisognu di un signalu di sincronizazione.
(2) Cuntrolla secundaria (secundaria), CCM + DCM modalità operativa mista (quandu a corrente di carica di output diminuisce, da CCM à DCM). U MOSFET di rettifica sincrona di u latu secundariu (secundariu) hè guidatu direttamente, è i so principii lògichi di accensione è spegnimentu sò mostrati in Figura 16:
Accende u MOSFET di rettifica sincrona: Quandu a tensione di VDS di u MOSFET di rettifica sincrona cambia da pusitivu à negativu, u so diodu parassiticu internu si accende. Dopu un certu ritardu, u MOSFET di rectificazione sincrona si accende.
Disattivazione di u MOSFET di rettifica sincrona:
① Quandu a tensione di output hè menu di u valore stabilitu, u signale di u clock sincronu hè utilizatu per cuntrullà u spegnimentu di u MOSFET è travaglià in modu CCM.
② Quandu a tensione di uscita hè più grande di u valore stabilitu, u segnu di u clock sincronu hè schermu è u metudu di travagliu hè u listessu cum'è u modu DCM. U signale VDS=-Io*Rdson cuntrolla l'arrestu di u MOSFET di rectificazione sincrona.
Avà, ognunu sapi quale rolu ghjucanu MOSFET in tuttu u QC di carica rapida!
À propositu di Olukey
A squadra di core di Olukey hà focu annantu à i cumpunenti per 20 anni è hà a sede in Shenzhen. Attività principale: MOSFET, MCU, IGBT è altri dispositi. I prudutti principali agenti sò WINSOK è Cmsemicon. I prudutti sò largamente usati in l'industria militare, u cuntrollu industriale, l'energia nova, i prudutti medichi, 5G, Internet di e cose, case intelligenti è diversi prudutti di l'elettronica di cunsumu. Fiendu nantu à i vantaghji di l'agente generale globale originale, simu basatu annantu à u mercatu cinese. Utilizemu i nostri servizii vantaghji cumpleti per intruduce diversi cumpunenti elettronichi d'alta tecnulugia avanzati à i nostri clienti, assistenu i pruduttori à pruduce prudutti d'alta qualità è furnisce servizii cumpleti.
Tempu di post: Dec-14-2023
