Olukey: Kom ons praat oor die rol van MOSFET in die basiese argitektuur van vinnige laai

Die basiese kragtoevoerstruktuur vanvinnig laaiQC gebruik terugslag + sekondêre kant (sekondêre) sinchrone regstelling SSR. Vir terugslagomsetters kan dit volgens die terugvoersteekproefmetode verdeel word in: primêre kant (primêre) regulering en sekondêre kant (sekondêre) regulering; volgens die ligging van die PWM-beheerder. Dit kan verdeel word in: primêre kant (primêre) beheer en sekondêre kant (sekondêre) beheer. Dit blyk dat dit niks met MOSFET te doen het nie. Dus,Olukeymoet vra: Waar is die MOSFET weggesteek? Watter rol het dit gespeel?

1. Primêre kant (primêre) aanpassing en sekondêre kant (sekondêre) aanpassing

Die stabiliteit van die uitsetspanning vereis 'n terugvoerskakel om sy veranderende inligting na die PWM-hoofbeheerder te stuur om die veranderinge in insetspanning en uitsetlas aan te pas. Volgens die verskillende terugvoersteekproefmetodes kan dit verdeel word in primêre kant (primêre) aanpassing en sekondêre kant (sekondêre) aanpassing, soos getoon in Figure 1 en 2.

Sekondêre kant (sekondêre) diode gelykstelling

SSR sinchrone gelykstelling MOSFET is aan die onderkant geplaas

Die terugvoersein van primêre kant (primêre) regulering word nie direk van die uitsetspanning geneem nie, maar van die hulpwikkeling of die primêre primêre wikkeling wat 'n sekere proporsionele verhouding met die uitsetspanning handhaaf. Sy kenmerke is:

① Indirekte terugvoermetode, swak lasregulasietempo en swak akkuraatheid;

②. Eenvoudige en lae koste;

③. Geen behoefte vir isolasie optokoppelaar nie.

Die terugvoersein vir sekondêre (sekondêre) regulering word direk vanaf die uitsetspanning geneem deur 'n optokoppelaar en TL431 te gebruik. Sy kenmerke is:

① Direkte terugvoermetode, goeie lasregulasietempo, lineêre regulasietempo en hoë presisie;

②. Die verstelkring is kompleks en duur;

③. Dit is nodig om die optokoppelaar, wat met verloop van tyd verouderingsprobleme het, te isoleer.

2. Sekondêre kant (sekondêre) diode gelykstelling enMOSFETsinchroniese regstelling SSR

Die sekondêre kant (sekondêre) van die terugslagomskakelaar gebruik gewoonlik diode-regstelling as gevolg van die groot uitsetstroom van vinnige laai. Veral vir direkte laai of flitslaai, is die uitsetstroom so hoog as 5A. Ten einde doeltreffendheid te verbeter, word MOSFET gebruik in plaas van die diode as die gelykrigter, wat sekondêre (sekondêre) sinchrone gelykrig SSR genoem word, soos getoon in Figure 3 en 4.

Sekondêre kant (sekondêre) MOSFET sinchroniese gelykstelling

Eienskappe van sekondêre sy (sekondêre) diode gelykstelling:

①. Eenvoudig, geen bykomende dryfbeheerder word benodig nie, en die koste is laag;

② Wanneer die uitsetstroom groot is, is die doeltreffendheid laag;

③. Hoë betroubaarheid.

Kenmerke van sekondêre (sekondêre) MOSFET-sinchroniese gelykstelling:

①. Kompleks, wat bykomende dryfbeheerder en hoë koste vereis;

②. Wanneer die uitsetstroom groot is, is die doeltreffendheid hoog;

③. In vergelyking met diodes is hul betroubaarheid laag.

In praktiese toepassings word die MOSFET van die sinchrone gelykrig SSR gewoonlik van die hoë kant na die lae kant geskuif om bestuur te vergemaklik, soos in Figuur 5 getoon.

Die kenmerke van die hoë-end MOSFET van sinchroniese regstelling SSR:

①. Dit vereis selflaai-aandrywing of drywende aandrywing, wat duur is;

②. Goeie EMI.

Die kenmerke van sinchroniese gelykstelling SSR MOSFET aan die onderkant geplaas:

① Direkte aandrywing, eenvoudige aandrywing en lae koste;

②. Swak EMI.

3. Primêre (primêre) beheer en sekondêre (sekondêre) beheer

Die PWM-hoofbeheerder word aan die primêre kant (primêr) geplaas. Hierdie struktuur word primêre kant (primêre) beheer genoem. Ten einde die akkuraatheid van die uitsetspanning, lasregulasietempo en lineêre regulasietempo te verbeter, vereis die primêre kant (primêre) beheer 'n eksterne optokoppelaar en TL431 om 'n terugvoerskakel te vorm. Die stelselbandwydte is klein en die reaksiespoed is stadig.

As die PWM-hoofbeheerder aan die sekondêre kant (sekondêr) geplaas word, kan die optokoppelaar en TL431 verwyder word, en die uitsetspanning kan direk beheer en aangepas word met vinnige reaksie. Hierdie struktuur word sekondêre (sekondêre) beheer genoem.

Kenmerke van primêre kant (primêre) beheer:

①. Optokoppelaar en TL431 word vereis, en die reaksiespoed is stadig;

②. Die spoed van uitsetbeskerming is stadig.

③. In sinchroniese regstelling deurlopende modus CCM, die sekondêre kant (sekondêr) vereis 'n sinchronisasie sein.

Kenmerke van sekondêre (sekondêre) beheer:

①. Die uitset word direk opgespoor, geen optokoppelaar en TL431 is nodig nie, die reaksiespoed is vinnig en die uitsetbeskermingspoed is vinnig;

②. Die sekondêre kant (sekondêre) sinchrone gelykrig MOSFET word direk aangedryf sonder die behoefte aan sinchronisasie seine; bykomende toestelle soos pulstransformators, magnetiese koppelings of kapasitiewe koppelaars word benodig om die dryfseine van die primêre kant (primêre) hoëspanning MOSFET oor te dra.

③. Die primêre kant (primêr) benodig 'n aansitkring, of die sekondêre kant (sekondêr) het 'n hulpkragtoevoer om te begin.

4. Deurlopende CCM-modus of diskontinue DCM-modus

Die terugslagomskakelaar kan in deurlopende CCM-modus of diskontinue DCM-modus werk. As die stroom in die sekondêre (sekondêre) wikkeling 0 aan die einde van 'n skakelsiklus bereik, word dit diskontinue DCM-modus genoem. As die stroom van die sekondêre (sekondêre) wikkeling nie 0 is aan die einde van 'n skakelsiklus nie, word dit kontinue CCM-modus genoem, soos in Figuur 8 en 9 getoon.

Dit kan gesien word uit Figuur 8 en Figuur 9 dat die werktoestande van die sinchrone gelykrig SSR verskillend is in verskillende bedryfsmodusse van die terugslag-omskakelaar, wat ook beteken dat die beheermetodes van die sinchrone gelykrig SSR ook verskillend sal wees.

As die dooie tyd geïgnoreer word, wanneer daar in deurlopende CCM-modus gewerk word, het die sinchrone regstelling SSR twee toestande:

①. Die primêre kant (primêre) hoë-spanning MOSFET is aangeskakel, en die sekondêre kant (sekondêre) sinchrone gelykrig MOSFET is afgeskakel;

②. Die primêre kant (primêre) hoëspanning MOSFET is afgeskakel, en die sekondêre kant (sekondêre) sinchroniese gelykrigting MOSFET is aangeskakel.

Net so, as die dooie tyd geïgnoreer word, het die sinchrone regstelling SSR drie toestande wanneer dit in diskontinue DCM-modus werk:

①. Die primêre kant (primêre) hoë-spanning MOSFET is aangeskakel, en die sekondêre kant (sekondêre) sinchrone gelykrig MOSFET is afgeskakel;

②. Die primêre kant (primêre) hoë-spanning MOSFET is afgeskakel, en die sekondêre kant (sekondêre) sinchrone gelykrig MOSFET is aangeskakel;

③. Die primêre kant (primêre) hoëspanning MOSFET is afgeskakel, en die sekondêre kant (sekondêre) sinchrone gelykrig MOSFET is afgeskakel.

5. Sekondêre kant (sekondêre) sinchrone regstelling SSR in deurlopende CCM-modus

As die vinnige-laai terugslag-omskakelaar in die deurlopende CCM-modus werk, vereis die primêre kant (primêre) beheermetode, die sekondêre kant (sekondêre) sinchroniese regstelling MOSFET 'n sinchronisasiesein van die primêre kant (primêr) om die afskakeling te beheer.

Die volgende twee metodes word gewoonlik gebruik om die sinchrone dryfsein van die sekondêre kant (sekondêr) te verkry:

(1) Gebruik die sekondêre (sekondêre) wikkeling direk, soos in Figuur 10 getoon;

(2) Gebruik bykomende isolasiekomponente soos pulstransformators om die sinchrone aandryfsein van die primêre kant (primêr) na die sekondêre kant (sekondêr) oor te dra, soos in Figuur 12 getoon.

Deur die sekondêre (sekondêre) wikkeling direk te gebruik om die sinchroniese dryfsein te verkry, is die akkuraatheid van die sinchroniese dryfsein baie moeilik om te beheer, en dit is moeilik om optimale doeltreffendheid en betroubaarheid te bereik. Sommige maatskappye gebruik selfs digitale beheerders om beheer akkuraatheid te verbeter, soos getoon in Figuur 11 Wys.

Die gebruik van 'n pulstransformator om sinchrone aandryfseine te verkry, het 'n hoë akkuraatheid, maar die koste is relatief hoog.

Die sekondêre kant (sekondêre) beheermetode gebruik gewoonlik 'n pulstransformator of magnetiese koppelingsmetode om die sinchrone dryfsein van die sekondêre kant (sekondêre) na die primêre kant (primêr) oor te dra, soos getoon in Figuur 7.v

Gebruik die sekondêre (sekondêre) wikkeling direk om die sinchrone dryfsein te verkry

Gebruik die sekondêre (sekondêre) wikkeling direk om die sinchrone dryfsein + digitale beheer te verkry

6. Sekondêre kant (sekondêre) sinchroniese gelykstelling SSR in diskontinue DCM-modus

As die vinnige teruglaai-omskakelaar in diskontinue DCM-modus werk. Ongeag die primêre kant (primêre) beheermetode of die sekondêre kant (sekondêre) beheermetode, kan die D- en S-spanningsval van die sinchroniese gelykrig-MOSFET direk opgespoor en beheer word.

(1) Skakel die sinchrone regstelling MOSFET aan

Wanneer die spanning van VDS van die sinchrone gelykrig MOSFET van positief na negatief verander, skakel die interne parasitiese diode aan, en na 'n sekere vertraging, skakel die sinchrone gelykrig MOSFET aan, soos in Figuur 13 getoon.

(2) Skakel die sinchrone regstelling MOSFET af

Nadat die sinchrone regstelling MOSFET aangeskakel is, VDS=-Io*Rdson. Wanneer die sekondêre (sekondêre) wikkelstroom na 0 afneem, dit wil sê wanneer die spanning van die stroomdetectiesein VDS van negatief na 0 verander, skakel die sinchroniese gelykrigting MOSFET af, soos in Figuur 13 getoon.

Skakel sinchroniese regstelling MOSFET aan en af in diskontinue DCM-modus

In praktiese toepassings skakel die sinchrone gelykrig MOSFET af voordat die sekondêre (sekondêre) wikkelstroom 0 (VDS=0) bereik. Die stroomopsporingsverwysingsspanningwaardes wat deur verskillende skyfies gestel word, verskil, soos -20mV, -50mV, -100mV, -200mV, ens.

Die huidige opsporing verwysing spanning van die stelsel is vas. Hoe groter die absolute waarde van die stroomdetectieverwysingsspanning, hoe kleiner is die steuringsfout en hoe beter is die akkuraatheid. Wanneer die uitsetlasstroom Io egter afneem, sal die sinchrone gelykrig-MOSFET afskakel teen 'n groter uitsetstroom, en sy interne parasitiese diode sal vir 'n langer tyd gelei, sodat die doeltreffendheid verminder word, soos in Figuur 14 getoon.

Stroomwaarneming verwysingsspanning en sinchroniese gelykstelling MOSFET-afskakeltyd

Daarbenewens, as die absolute waarde van die huidige opsporing verwysing spanning is te klein. Stelselfoute en interferensie kan veroorsaak dat die sinchrone regstelling MOSFET afskakel nadat die sekondêre (sekondêre) wikkelstroom 0 oorskry, wat lei tot omgekeerde invloeistroom, wat doeltreffendheid en stelselbetroubaarheid beïnvloed.

Hoë-presisie stroomopsporingseine kan die doeltreffendheid en betroubaarheid van die stelsel verbeter, maar die koste van die toestel sal toeneem. Die akkuraatheid van die huidige opsporingsein hou verband met die volgende faktore:
①. Akkuraatheid en temperatuurverdryf van stroomopsporingsverwysingsspanning;
②. Die voorspanning en offset spanning, voorspanning stroom en offset stroom, en temperatuur dryf van die stroom versterker;
③. Die akkuraatheid en temperatuurverdryf van die aan-spanning Rdson van die sinchrone gelykrig MOSFET.

Daarbenewens, vanuit 'n stelselperspektief, kan dit verbeter word deur digitale beheer, die verandering van stroomopsporingsverwysingsspanning en die verandering van sinchroniese gelykrig MOSFET-dryfspanning.

Wanneer die uitsetlasstroom Io afneem, as die dryfspanning van die drywings-MOSFET afneem, neem die ooreenstemmende MOSFET-aanskakelspanning Rdson toe. Soos in Figuur 15 getoon, is dit moontlik om vroeë afskakeling van die sinchrone gelykrig-MOSFET te vermy, die geleidingstyd van die parasitiese diode te verminder en die doeltreffendheid van die stelsel te verbeter.

Verminder die dryfspanning VGS en skakel die sinchrone gelykrig MOSFET af

Dit kan uit Figuur 14 gesien word dat wanneer die uitsetlasstroom Io afneem, die stroomdetectieverwysingsspanning ook afneem. Op hierdie manier, wanneer die uitsetstroom Io groot is, word 'n hoër stroomdetectieverwysingsspanning gebruik om die beheerakkuraatheid te verbeter; wanneer die uitsetstroom Io laag is, word 'n laer stroomdetectieverwysingsspanning gebruik. Dit kan ook die geleidingstyd van die sinchrone regstelling MOSFET verbeter en die doeltreffendheid van die stelsel verbeter.

Wanneer bogenoemde metode nie vir verbetering gebruik kan word nie, kan Schottky-diodes ook in parallel aan beide kante van die sinchrone gelykrig-MOSFET gekoppel word. Nadat die sinchroniese gelykrig-MOSFET vooraf afgeskakel is, kan 'n eksterne Schottky-diode gekoppel word vir vryloop.

7. Sekondêre (sekondêre) beheer CCM+DCM bastermodus

Tans is daar basies twee algemeen gebruikte oplossings vir vinnige laai van selfoon:

(1) Primêre (primêre) beheer en DCM-werkmodus. Sekondêre kant (sekondêre) sinchrone gelykstelling MOSFET vereis nie 'n sinchronisasie sein nie.

(2) Sekondêre (sekondêre) beheer, CCM+DCM gemengde bedryfsmodus (wanneer die uitsetlasstroom afneem, van CCM na DCM). Die sekondêre kant (sekondêre) sinchrone gelykrig MOSFET word direk aangedryf, en sy aanskakel- en afskakel-logika-beginsels word in Figuur 16 getoon:

Skakel die sinchrone gelykrig MOSFET aan: Wanneer die spanning van VDS van die sinchrone gelykrig MOSFET van positief na negatief verander, skakel sy interne parasitiese diode aan. Na 'n sekere vertraging, skakel die sinchrone regstelling MOSFET aan.

Skakel die sinchroniese regstelling MOSFET af:

① Wanneer die uitsetspanning minder as die vasgestelde waarde is, word die sinchroniese kloksein gebruik om die afskakeling van die MOSFET te beheer en in CCM-modus te werk.

② Wanneer die uitsetspanning groter is as die vasgestelde waarde, is die sinchrone kloksein afgeskerm en die werkmetode is dieselfde as die DCM-modus. Die VDS=-Io*Rdson sein beheer die afskakeling van die sinchrone gelykrig MOSFET.

Sekondêre kant (sekondêre) beheer sinchroniese gelykstelling MOSFET afskakel

Nou weet almal watter rol MOSFET speel in die hele vinnige laai QC!

Oor Olukey

Olukey se kernspan het 20 jaar lank op komponente gefokus en het sy hoofkwartier in Shenzhen. Hoofbesigheid: MOSFET, MCU, IGBT en ander toestelle. Die belangrikste agent produkte is WINSOK en Cmsemicon. Produkte word wyd gebruik in militêre industrie, industriële beheer, nuwe energie, mediese produkte, 5G, Internet van Dinge, slim huise en verskeie verbruikerselektronika produkte. Vertrou op die voordele van die oorspronklike globale algemene agent, ons is gebaseer op die Chinese mark. Ons gebruik ons omvattende voordelige dienste om verskeie gevorderde hoëtegnologie elektroniese komponente aan ons kliënte bekend te stel, vervaardigers te help om produkte van hoë gehalte te vervaardig en omvattende dienste te verskaf.