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PI 在同步整流的挑战

2022-10-26 14:09| 发布者: 闪电| 查看: 1| 评论: 0

摘要: 在典型设计中同步整流可将效率提升约2%,但如果实施不当则会导致其它问题初级MOSFET与SRFET在连续导通模式(CCM)下的交越导通问题:1.交越导通只会在初级开关MOSFET开通时才会出现2.交越导通是指初级和次级MOSFET同时 ...

在典型设计中同步整流可将效率提升约2%,但如果实施不当则会导致其它问题

初级MOSFET与SRFET在连续导通模式(CCM)下的交越导通问题:

1.交越导通只会在初级开关MOSFET开通时才会出现

2.交越导通是指初级和次级MOSFET同时导通的情况

3.通常是由于SR FET关断较慢所产生

为防止交越导通情况出现,需要具有死区时间–次级与初级开关之间具有延迟。

SR FET-源极间的电压应力

导致电压应力增加的因素:

1.设计中选取的VOR较低和/或输出电压较高

2.次级绕组漏感和SRFET电容振荡而导致的电压振铃

3.SR FETQrr值较高













单一控制器的优势

精确可重复的开关切换时序控制

可实现最佳死区时间延迟的控制,从而提高效率

性能一致可消除交越导通的风险

不受电路寄生参数变化的影响,也不受第三方驱动器特性的限制

一个控制器管理初级与次级开关

DCM-CCM工作方式平滑切换

适合于快充及输出动态特性有要求的应用

异常工作情况下没有交越导通的风险

SR FET的选择

选取SR FET时不要仅关注MOSFET数据手册中的主要参数

SR FET的电压额定值(BVDSS)应为峰值反向电压的1.3 -1.4



使用栅极具有逻辑电平驱动电压的MOSFETS




关断时间(toff) =  td(off) + tf

使用InnoSwitch-3时,SR MOSFET的关断时间必须≤ 87 ns

死区时间取决于SR栅极电压的dv/dt

栅极电阻,IG




Qrr和trr对SRFET电压应力的影响



整流管/体二极管的反向恢复


Qrr随MOSFET击穿电压的变化而变化

RC缓冲电路和肖特基二极管的功能



具有缓冲电路的典型同步整流电路图








SR FET的保护

次级整流管短路(SRS)保护

阈值:ILIM的107%

如果在tON< 200 ns内触发限流点阈值则触发SRS保护

第一次触发:产生30 µs的开关停止时间

连续两次触发:产生200 ms的开关停止时间

在200 ms关断时间之后,SRS保护可继续触发200 ms关断时间



发生次级整流管短路时,初级电压维持在安全水平–节省成本(无需TVS管)



次级整流管短路(SRS)保护可减小初级侧的应力。InnoSwitch-3可承受SRS故障,并在故障消除后返回正常稳压状态。



其它SR保护措施

SR禁止保护

SR只有在次级控制器已经发送了一个开关请求,同时在正激引脚上检测到下降沿的情况下才能工作

电流检测引脚电压超过恒流阈值的3倍时SR驱动信号被禁止

SR静态下拉

SR引脚在次级失去控制时维持低电平

防止由于相邻电路电容耦合效应所导致的SR栅极电压的可能升高

SR开路保护

SR引脚的电容<100 pF(表示没有栅极连接)-次级将放弃控制

总结

大多数SRFET故障均由SRFET与初级MOSFET之间的交越导通造成

仅在CCM工作模式下初级MOSFET开关开通时才会出现

需要合适的死区时间设定以兼顾效率

采用独立的SR控制器难以实现高效(需要较长的死区时间以避免交越导通)

部分SRFET故障由电压应力超限造成

使用低Qrr特性的SR FET

选择正确的VOR

使用RC缓冲电路限制电压尖峰

降低次级漏感

使用软启动降低启动期间产生的电压尖峰

InnoSwitch-3的同步整流保护特性可确保同步整流工作的可靠性


路过

雷人

握手

鲜花

鸡蛋

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