選型前,先了解下什么是同步整流?
同步整流器采用與主開關(guān)管同步工作的MOSFET或IGBT作為整流元件,以替代傳統(tǒng)的二極管。當(dāng)主開關(guān)管關(guān)閉時,同步整流器的MOSFET或IGBT也關(guān)閉,從而避免了二極管的正向壓降和反向恢復(fù)時間帶來的損耗和干擾。同步整流器的工作原理如下:當(dāng)主開關(guān)管打開時,電流通過主開關(guān)管和負(fù)載電路流動;當(dāng)主開關(guān)管關(guān)閉時,同步整流器的MOSFET或IGBT也關(guān)閉,此時負(fù)載電流通過同步整流器的體二極管續(xù)流。由于同步整流器的體二極管的正向壓降較小,因此可以降低系統(tǒng)的功耗和溫升。
同步整流的工作原理:
當(dāng)原邊PWM驅(qū)動為高電平時,副邊同步整流MOS的Vds電壓升高,這時候驅(qū)動SR必須關(guān)閉,否則會發(fā)生原副邊直通,導(dǎo)致SR或PWM的MOS管損壞。

當(dāng)原邊PWM驅(qū)動從高電平轉(zhuǎn)換為低電平時,副邊同步整流MOS的體二極管先導(dǎo)通,電流從S流向D,壓降約1V;這時候應(yīng)該使同步MOS驅(qū)動SR盡快開通,讓電流流過同步MOS的溝道,以降低損耗。
同步整流管導(dǎo)通時,變壓器的能量向副邊釋放,變壓器的能量逐漸耗盡,流過同步整流管的電流也逐漸下降;下一次原邊PWM的開通時刻也很快就要到來了。
根據(jù)下一次原邊PWM開通時刻,副邊電流是否下降為0,可以把工作模式分為兩種類別:
第一類:DCM 或 QR,這種工作模式下,同步整流每次都是零電流關(guān)斷,原邊PWM管是零電流開通。
第二類:CCM,這種工作模式下,同步整流是帶電流關(guān)斷;原邊PWM管也是帶電流開通。
第一類控制很簡單,只需要檢測溝道壓降,當(dāng)壓降小到接近0mV時關(guān)閉同步整流管,并且用一些簡單的邏輯防止DCM Ring的時候誤開通就行了。
第二類就沒那么容易了;(原邊主開關(guān)管CCM開通)

因為不同負(fù)載下同步整流溝道壓降不一樣,無法再通過溝道壓降接近0mV來判斷同步整流的關(guān)閉時刻。如果還使用DCM下的關(guān)斷策略,就會導(dǎo)致原邊開通時,同步整流還沒有關(guān)閉。這樣原副邊會有一小段時間處于直通狀態(tài),原邊的電流前沿尖刺很高,副邊同步整流管也有較大的方向電流尖刺;這時候有很大的瞬時功耗,很容易損壞同步管子或原邊的管子。好處就是副邊同步整流電流全部從溝道流動,幾乎沒有體二極管的反向恢復(fù)。
同步整流控制器 LP10R100FN 介紹:
LP10R100FN 為高性能的開關(guān)電源 100V 同步整流系列產(chǎn)品,兼容多種開關(guān)電源控制系統(tǒng)。LP10R100FN支持 DCM、QR 以及 CCM 工作模式。LP10R100FN 采用專利的整流管開通判定技術(shù),可以有效的避免因激磁振蕩引起的驅(qū)動芯片誤開通。LP10R100FN 具有極快的關(guān)斷速度,可以大幅度降低在 CCM 工作條件下因關(guān)斷延遲造成的效率損失。
LP10R100FN集成 VCC 供電技術(shù)。啟動當(dāng)系統(tǒng)上電后,通過內(nèi)置 MOS 的體二極管對輸出電容充電,輸出電壓上升。LP10R100FN 通過 D腳連接輸出電壓,當(dāng)輸出電壓上升時,經(jīng)過芯片內(nèi)部供電電路,給 VCC 充電,當(dāng) VCC 的電壓充到開啟閾值電壓時,芯片內(nèi)部控制電路開始工作,MOS 正常的導(dǎo)通和關(guān)斷。MOS 正常的導(dǎo)通時,電流不再從體二極管流過,而從 MOS 的溝道流過。芯片正常工作時,所需的工作電流仍然會通過 D腳,給 VCC 供電。同步整流管導(dǎo)通DCM 工作時,由于電感的激磁作用,當(dāng)初級芯片關(guān)斷時,會產(chǎn)生振蕩。為了防止誤檢測振蕩信號,導(dǎo)致同步整流管的異常開啟,LP10R100FN 采用專利的整流管開通技術(shù)。當(dāng)初級芯片關(guān)斷時,次級 LP10R100FN 的漏極 D與 GND 之間的電壓迅速下降PXX 通過檢測D和GND之間的下降電壓閾值和下降速率,能準(zhǔn)確的判斷同步整流管的開啟。開通條件:當(dāng)滿足 TOFF>TOFFMIN & dVDS/dt> K &dt>30ns&VDS同步最小導(dǎo)通時間(TONMIN)當(dāng)同步開啟后,為了避免誤關(guān)斷同步整流。LP10R100FN 設(shè)置了最小導(dǎo)通時間TONMIN。同步導(dǎo)通階段同步導(dǎo)通時,退磁電流減小,VDS 電壓上升;當(dāng)VDS 電壓高于-60mV 時,會減小驅(qū)動電壓,使得MOS 管的導(dǎo)通阻抗增大,維持VDS 的導(dǎo)通電壓-60mV;有利于同步關(guān)斷時,由于驅(qū)動電壓低,加快關(guān)斷速度。但為了兼顧效率,VGS 最小電壓限定3V。同步整流管關(guān)斷為了避免同步整流管導(dǎo)通時,因激磁振蕩幅度較大,導(dǎo)致誤檢測關(guān)斷信號,使同步整流管異常的關(guān)斷;LP10R100FN 通過整流管關(guān)斷電壓閾值,能準(zhǔn)確地判斷同步整流管的關(guān)斷。關(guān)斷條件:同步整流一旦開通,在比較器屏蔽時間 TONMIN內(nèi)不進行關(guān)斷動作。當(dāng)開通時間 Ton 超過 TONMIN時間后,即 Ton>TONMIN& Vds >VOFF,關(guān)斷同步。同步最小關(guān)斷時間(TOFFMIN)當(dāng)同步超過關(guān)斷閾值(-5mV)關(guān)斷后,為了避免誤開啟同步整流。LP10R100FN 設(shè)置了最小關(guān)斷時間 TOFFMIN。死區(qū)時間(TDEAD)LP10R100FN 有固定的死區(qū)時間,典型值600ns。保護功能LP10R100FN 集成了VCC 欠壓保護,過壓鉗位等保護功能。PCB 設(shè)計在設(shè)計 LP10R100FN PCB 時,需要遵循以下指南:主功率回路走線要短粗。
LP10R100FN 采用 TO220F-3L 封裝。
選用芯茂微的 LP10R100FN 的理由主要因其具有高效率、散熱好、保護功能完善、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)勢,具體如下:
高效率節(jié)能:LP10R100FN 在大多數(shù)工況下可實現(xiàn)超過 90% 的能效,能幫助設(shè)備降低能耗,減少運行成本,對于對能效有要求的設(shè)備而言是不錯的選擇。
散熱性能優(yōu)良:采用 TO220F-3L 封裝設(shè)計,增加了芯片的散熱面積,有利于將芯片工作溫度維持在合理范圍,進而提高芯片工作的可靠性,延長使用壽命。
保護功能完善:芯片內(nèi)置過流、過壓及短路保護功能,可有效保障電源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,降低因電路異常導(dǎo)致的設(shè)備損壞風(fēng)險。
應(yīng)用范圍廣泛:該芯片適用于 LED 驅(qū)動、電動車充電器、工業(yè)電源等多種場合,還可用于智能手機、平板電腦等設(shè)備的充電器,靈活性高,能滿足不同領(lǐng)域的需求。
現(xiàn)貨供應(yīng)有保障:有代理商-粵華信科技-提供現(xiàn)貨,能夠滿足客戶即時的采購需求,確保生產(chǎn)計劃順利進行,減少因缺貨導(dǎo)致的生產(chǎn)延誤。
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控制器
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同步整流器
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