Olukey: hitz egin dezagun MOSFETek karga azkarreko oinarrizko arkitekturan duen paperari buruz

Elikatze-horniduraren oinarrizko egiturakarga azkarraQC-k flyback + bigarren mailako alboko (bigarren mailako) zuzenketa sinkronikoa SSR erabiltzen du. Flyback bihurgailuetarako, feedback-a laginketa metodoaren arabera, honako hauetan bana daiteke: lehen mailako erregulazioa (primaria) eta bigarren mailako erregulazioa (bigarren mailakoa); PWM kontrolagailuaren kokapenaren arabera. Honetan bana daiteke: lehen mailako kontrola (lehen mailakoa) eta bigarren mailakoa (bigarren mailakoa) kontrola. Badirudi ez duela zerikusirik MOSFETekin. Beraz,Olukeygaldetu behar du: Non dago ezkutatuta MOSFET-a? Zein rol jokatu zuen?

1. Lehen mailako (lehen) doikuntza eta bigarren mailako (bigarren mailako) doikuntza

Irteerako tentsioaren egonkortasunak feedback esteka bat behar du PWM kontrolagailu nagusira aldatzeko informazioa bidaltzeko sarrerako tentsioaren eta irteerako kargaren aldaketak doitzeko. Feedback laginketa-metodo ezberdinen arabera, lehen mailako doikuntza (primaria) eta bigarren mailako doikuntza (bigarren mailakoa) bereiz daiteke, 1 eta 2 irudietan erakusten den moduan.

Bigarren mailako (bigarren mailako) diodoaren zuzenketa

SSR zuzenketa sinkronikoa MOSFET behealdean jartzen da

Alde primarioaren (primarioa) erregulazioaren feedback-seinalea ez da zuzenean irteerako tentsiotik hartzen, irteerako tentsioarekin erlazio proportzionala jakin bat mantentzen duen harilketa osagarritik edo primarioko harilkatutik baizik. Bere ezaugarriak hauek dira:

① Zeharkako feedback metodoa, karga erregulazio tasa eskasa eta zehaztasun eskasa;

②. Soila eta kostu baxua;

③. Ez da isolamendu optoakoplagailurik behar.

Bigarren mailako (bigarren mailako) erregulaziorako feedback seinalea irteerako tentsiotik zuzenean hartzen da optoakoplagailu bat eta TL431 erabiliz. Bere ezaugarriak hauek dira:

① Zuzeneko feedback metodoa, karga erregulazio tasa ona, erregulazio tasa lineala eta doitasun handia;

②. Doikuntza-zirkuitua konplexua eta garestia da;

③. Beharrezkoa da optoakoplagailua isolatzea, denborarekin zahartze arazoak dituena.

2. Bigarren mailako (sekundarioa) diodoaren zuzenketa etaMOSFETzuzenketa sinkronikoa SSR

Flyback bihurgailuaren bigarren mailako aldea (bigarren mailakoa) normalean diodoen zuzenketa erabiltzen du karga azkarraren irteerako korronte handia dela eta. Batez ere zuzeneko kargatzeko edo flash kargatzeko, irteerako korrontea 5A bezain altua da. Eraginkortasuna hobetzeko, diodoaren ordez MOSFET erabiltzen da zuzentzaile gisa, hau da, bigarren mailako (sekundarioa) zuzenketa sinkronoko SSR deitzen dena, 3. eta 4. irudietan ikusten den moduan.

Bigarren mailako aldea (bigarren mailakoa) MOSFET zuzenketa sinkronikoa

Bigarren mailako (bigarren mailako) diodoaren zuzenketaren ezaugarriak:

①. Sinplea, ez da disko kontrolatzaile gehigarririk behar eta kostua baxua da;

② Irteerako korrontea handia denean, eraginkortasuna baxua da;

③. Fidagarritasun handia.

Bigarren mailako (bigarren mailako) MOSFET zuzenketa sinkronikoaren ezaugarriak:

①. Konplexua, disko kontroladore gehigarria eta kostu handia eskatzen duena;

②. Irteerako korrontea handia denean, eraginkortasuna handia da;

③. Diodoekin alderatuta, haien fidagarritasuna baxua da.

Aplikazio praktikoetan, zuzenketa sinkronoko SSR-ren MOSFET-a goi-muturretik muturreraino mugitu ohi da gidatzea errazteko, 5. Irudian ikusten den moduan.

SSR zuzenketa sinkronoaren goi mailako MOSFETaren ezaugarriak:

①. Bootstrap diskoa edo flotatzailea behar du, garestia dena;

②. EMI ona.

Behe-muturrean kokatutako SSR MOSFET zuzenketa sinkronoaren ezaugarriak:

① Gidatze zuzena, disko sinplea eta kostu baxua;

②. EMI eskasa.

3. Lehen mailako kontrola (lehen mailakoa) eta bigarren mailakoa (bigarren mailakoa) kontrola

PWM kontrolagailu nagusia lehen aldean (lehen mailakoa) jartzen da. Egitura honi lehen mailako kontrol deitzen zaio. Irteerako tentsioaren, karga-erregulazio-tasa eta erregulazio-tasa linealaren zehaztasuna hobetzeko, lehen mailako alboko kontrolak kanpoko optoakoplagailu bat eta TL431 behar ditu feedback lotura bat osatzeko. Sistemaren banda-zabalera txikia da eta erantzun-abiadura motela da.

PWM kontrolagailu nagusia bigarren aldean (bigarren mailakoa) jartzen bada, optoakoplagailua eta TL431 kendu daitezke, eta irteerako tentsioa zuzenean kontrolatu eta doi daiteke erantzun azkar batekin. Egitura horri bigarren mailako kontrol (bigarren mailakoa) deitzen zaio.

Lehen mailako kontroleko (lehen mailakoa) ezaugarriak:

①. Optocoupler eta TL431 behar dira, eta erantzun-abiadura motela da;

②. Irteera babesteko abiadura motela da.

③. Zuzenketa sinkronoko CCM modu jarraituan, bigarren mailako aldeak (bigarren mailakoak) sinkronizazio seinalea behar du.

Bigarren mailako (bigarren mailako) kontrolaren ezaugarriak:

①. Irteera zuzenean detektatzen da, ez da optoakoplagailurik eta TL431rik behar, erantzun-abiadura azkarra da eta irteera babesteko abiadura azkarra da;

②. Bigarren mailako (bigarren mailako) zuzenketa sinkroniko MOSFET zuzenean gidatzen da sinkronizazio seinaleen beharrik gabe; Pultsu-transformadoreak, akoplamendu magnetikoak edo akoplagailu kapazitiboak bezalako gailu osagarriak behar dira tentsio handiko MOSFET alboko (primaria) gidatzeko seinaleak transmititzeko.

③. Alde primarioak (primariak) abiarazte-zirkuitu bat behar du, edo bigarren mailakoak (sekundarioak) abiarazteko elikadura-iturri osagarria du.

4. CCM modu jarraitua edo DCM modu etena

Flyback bihurgailuak CCM modu jarraituan edo DCM modu etenean funtziona dezake. Bigarren mailako (sekundario) harilkatuaren korrontea 0ra iristen bada kommutazio-ziklo baten amaieran, DCM modu etena deritzo. Bigarren mailako (sekundario) harilaren korrontea ez bada 0 konmutazio-ziklo baten amaieran, CCM modu jarraitua deritzo, 8 eta 9. irudietan ikusten den moduan.

8. Irudian eta 9. Irudian ikus daiteke zuzenketa sinkronoko SSR-aren lan-egoerak desberdinak direla flyback bihurgailuaren funtzionamendu-modu desberdinetan, eta horrek esan nahi du zuzenketa sinkronoko SSR-ren kontrol-metodoak ere desberdinak izango direla.

Hildako denborari kasurik egiten ez bazaio, CCM etengabeko moduan lan egiten denean, zuzenketa sinkronoko SSR-ak bi egoera ditu:

①. Goi-tentsioko MOSFET primarioa (primaria) aktibatuta dago eta bigarren mailakoa (bigarren mailakoa) zuzenketa sinkronoa MOSFETa itzalita dago;

②. Goi-tentsioko MOSFET lehen mailakoa (primaria) itzalita dago eta bigarren mailakoa (bigarren mailakoa) zuzenketa sinkronoko MOSFETa aktibatuta dago.

Era berean, denbora hila alde batera uzten bada, zuzenketa sinkronoko SSR-ak hiru egoera ditu DCM modu etenean funtzionatzen duenean:

①. Goi-tentsioko MOSFET primarioa (primaria) aktibatuta dago eta bigarren mailakoa (bigarren mailakoa) zuzenketa sinkronoa MOSFETa itzalita dago;

②. Goi-tentsioko MOSFET lehen mailakoa (primaria) itzalita dago eta bigarren mailakoa (bigarren mailakoa) zuzenketa sinkronoko MOSFETa aktibatuta dago;

③. Goi-tentsioko MOSFET lehen mailakoa (primaria) itzalita dago eta bigarren mailakoa (bigarren mailakoa) zuzenketa sinkronoko MOSFETa itzaltzen da.

5. Bigarren mailako (bigarren mailakoa) zuzenketa sinkronikoa SSR CCM modu jarraituan

Karga azkarreko flyback bihurgailuak CCM etengabeko moduan funtzionatzen badu, lehen mailako kontrol-metodoa (primarioa) kontrol-metodoa, bigarren mailakoa (bigarren mailakoa) zuzenketa sinkronoko MOSFET-ak sinkronizazio-seinale bat behar du lehen aldean (lehen) itzaltzea kontrolatzeko.

Bi metodo hauek erabili ohi dira bigarren mailako (bigarren mailako) disko-seinale sinkronoa lortzeko:

(1) Zuzenean erabili bigarren mailako (bigarren mailako) harilkatua, 10. irudian ikusten den bezala;

(2) Erabili isolamendu-osagai osagarriak, esate baterako, pultsu-transformadoreak, unitate sinkronoaren seinalea lehen mailako aldetik (primariotik) bigarrenera (sekundariora) transmititzeko, 12. Irudian erakusten den moduan.

Zuzenean bigarren mailako (bigarren mailako) harilkatzea erabiliz, disko sinkronoaren seinalea lortzeko, disko sinkronoaren seinalearen zehaztasuna oso zaila da kontrolatzea eta zaila da eraginkortasun eta fidagarritasun optimizatua lortzea. Zenbait konpainiak kontrolagailu digitalak ere erabiltzen dituzte kontrolaren zehaztasuna hobetzeko, 11. Irudian erakusten den moduan.

Gidatze-seinale sinkronoak lortzeko pultsu-transformadore bat erabiltzeak zehaztasun handia du, baina kostua nahiko altua da.

Bigarren mailako (bigarren mailako) kontrol-metodoak pultsu-transformadore edo akoplamendu magnetiko metodo bat erabiltzen du normalean disko-seinalea bigarren mailako (bigarren mailako) alde primariora (primariora) transmititzeko, 7.v irudian erakusten den moduan.

Zuzenean erabili bigarren mailako (sekundarioa) harilkatzea disko sinkronoaren seinalea lortzeko

Zuzenean erabili bigarren mailako (sekundarioa) harilkatzea disko sinkronoaren seinalea + kontrol digitala lortzeko

6. Bigarren mailako (bigarren mailakoa) zuzenketa sinkronikoa SSR DCM modu etenan

Karga azkarreko flyback bihurgailuak DCM modu etenean funtzionatzen badu. Alde primarioa (primaria) kontrol metodoa edo bigarren mailakoa (bigarren mailakoa) kontrol metodoa edozein izanda ere, zuzenketa sinkronoko MOSFETaren D eta S tentsio jaitsierak zuzenean detektatu eta kontrola daitezke.

(1) MOSFET zuzenketa sinkronikoa piztea

Zuzenketa sinkronoko MOSFETaren VDS tentsioa positibotik negatibora aldatzen denean, barneko diodo parasitoa pizten da, eta atzerapen jakin baten ondoren, zuzenketa sinkronoko MOSFET-a pizten da, 13. Irudian ikusten den moduan.

(2) MOSFET zuzenketa sinkronikoa itzaltzea

MOSFET zuzenketa sinkronikoa piztu ondoren, VDS=-Io*Rdson. Bigarren mailako (sekundarioa) harilkadura-korrontea 0ra jaisten denean, hau da, VDS korronte detektatzeko seinalearen tentsioa negatibotik 0ra aldatzen denean, MOSFET zuzenketa sinkronoa itzaltzen da, 13. Irudian ikusten den moduan.

Zuzenketa sinkronoko MOSFET aktibatu eta itzaltzea DCM modu etenan

Aplikazio praktikoetan, zuzenketa sinkronoko MOSFET-a itzaltzen da bigarren mailako (sekundarioa) harilkadura-korrontea 0 (VDS=0) iritsi baino lehen. Txip ezberdinek ezarritako egungo detekzio erreferentziako tentsioaren balioak desberdinak dira, hala nola -20mV, -50mV, -100mV, -200mV, etab.

Sistemaren korronte detektatzeko erreferentzia-tentsioa finkoa da. Zenbat eta handiagoa izan korronte detektatzeko erreferentzia-tentsioaren balio absolutua, orduan eta interferentzia errore txikiagoa eta zehaztasun hobea izango da. Hala ere, irteerako karga-korrontea Io jaisten denean, MOSFET zuzenketa sinkronikoa irteera-korronte handiago batean itzaliko da eta bere barneko diodo parasitoak denbora luzeagoan gidatuko du, beraz, eraginkortasuna murrizten da, 14. Irudian ikusten den moduan.

Korronte sentsazioko erreferentzia-tentsioa eta zuzenketa sinkronikoa MOSFET itzaltzeko denbora

Horrez gain, korronte detektatzeko erreferentzia-tentsioaren balio absolutua txikiegia bada. Sistemaren akatsek eta interferentziak MOSFET zuzenketa sinkronikoa itzaltzea eragin dezakete bigarren mailako (bigarren mailako) harilkatze-korrontea 0 gainditzen duenean, alderantzizko sarrera-korrontea eraginez, eraginkortasuna eta sistemaren fidagarritasuna eraginez.

Zehaztasun handiko korrontea hautemateko seinaleek sistemaren eraginkortasuna eta fidagarritasuna hobetu ditzakete, baina gailuaren kostua handitu egingo da. Uneko detektatzeko seinalearen zehaztasuna faktore hauekin lotuta dago:
①. Korronte detektatzeko erreferentzia-tentsioaren zehaztasuna eta tenperatura-noraeza;
②. Alborapen-tentsioa eta desplazamendu-tentsioa, polarizazio-korrontea eta desplazamendu-korrontea eta korronte-anplifikagailuaren tenperatura-noraeza;
③. MOSFET zuzenketa sinkronikoaren Rdson on-tentsioaren zehaztasuna eta tenperatura-noraeza.

Horrez gain, sistemaren ikuspegitik, kontrol digitalaren bidez hobetu daiteke, korronte detektatzeko erreferentzia-tentsioa aldatuz eta zuzenketa sinkronoko MOSFET gidatzeko tentsioa aldatuz.

Irteerako karga-korrontea Io jaisten denean, potentzia MOSFETaren gidatzeko tentsioa jaisten bada, dagokion MOSFET-en pizteko tentsioa Rdson handitzen da. 15. Irudian ikusten den moduan, MOSFET zuzenketa sinkronoaren itzaltze goiztiarra saihestea, diodo parasitoaren eroapen-denbora murriztea eta sistemaren eraginkortasuna hobetzea posible da.

VGS gidatzeko tentsioa murriztea eta MOSFET zuzenketa sinkronikoa itzaltzea

14. Irudian ikus daiteke irteerako karga-korrontea Io jaisten denean, korrontea detektatzeko erreferentzia-tentsioa ere jaisten dela. Modu honetan, irteerako Io korrontea handia denean, korronte detektatzeko erreferentzia-tentsio handiagoa erabiltzen da kontrol-zehaztasuna hobetzeko; Irteerako korrontea Io baxua denean, korronte detektatzeko erreferentzia-tentsio txikiagoa erabiltzen da. Gainera, zuzenketa sinkronoko MOSFETaren eroapen-denbora hobetu eta sistemaren eraginkortasuna hobetu dezake.

Goiko metodoa hobetzeko erabili ezin denean, Schottky diodoak ere paraleloan konekta daitezke zuzenketa sinkronoko MOSFETaren bi muturretan. MOSFET zuzenketa sinkronikoa aldez aurretik itzali ondoren, kanpoko Schottky diodo bat konekta daiteke gurpil librerako.

7. Bigarren mailako (bigarren mailako) kontrola CCM+DCM modu hibridoa

Gaur egun, funtsean, telefono mugikorraren karga azkarrerako erabili ohi diren bi irtenbide daude:

(1) Lehen mailako kontrola (lehen mailakoa) eta DCM lan egiteko modua. Bigarren mailako (bigarren mailako) zuzenketa sinkronikoa MOSFET-ek ez du sinkronizazio seinalerik behar.

(2) Bigarren mailako kontrola (bigarren mailakoa), CCM+DCM funtzionamendu-modu mistoa (irteerako karga-korrontea jaisten denean, CCMtik DCMra). Bigarren mailako (bigarren mailako) zuzenketa sinkronoko MOSFET zuzenean gidatzen da, eta pizteko eta itzaltzeko printzipio logikoak 16. Irudian erakusten dira:

MOSFET zuzenketa sinkronoa piztea: MOSFET zuzenketa sinkronoaren VDS tentsioa positibotik negatibora aldatzen denean, bere barneko diodo parasitoa pizten da. Atzerapen jakin baten ondoren, MOSFET zuzenketa sinkronikoa pizten da.

MOSFET zuzenketa sinkronoa itzaltzea:

① Irteerako tentsioa ezarritako balioa baino txikiagoa denean, erloju sinkronoaren seinalea MOSFETaren itzaltzea kontrolatzeko eta CCM moduan lan egiteko erabiltzen da.

② Irteerako tentsioa ezarritako balioa baino handiagoa denean, erloju sinkronoaren seinalea blindatu egiten da eta lan-metodoa DCM moduaren berdina da. VDS=-Io*Rdson seinaleak zuzenketa sinkronoko MOSFETaren itzaltzea kontrolatzen du.

Bigarren mailako aldea (bigarren mailakoa) zuzenketa sinkronikoa MOSFET itzaltzea kontrolatzen du

Orain, denek daki MOSFET-ek zer eginkizun duen karga azkarreko QC osoan!

Olukeyri buruz

Olukeyren oinarrizko taldeak 20 urte daramatza osagaietan zentratu eta Shenzhenen du egoitza. Negozio nagusia: MOSFET, MCU, IGBT eta beste gailu batzuk. Agentearen produktu nagusiak WINSOK eta Cmsemicon dira. Produktuak oso erabiliak dira industria militarrean, industria-kontrolean, energia berrian, produktu medikoetan, 5G, gauzen Internetean, etxe adimendunetan eta kontsumo-elektronikako hainbat produktutan. Jatorrizko agente orokor globalaren abantailetan oinarrituz, Txinako merkatuan oinarritzen gara. Gure zerbitzu onuragarri integralak erabiltzen ditugu gure bezeroei goi-teknologiako osagai elektroniko aurreratuak aurkezteko, fabrikatzaileei kalitate handiko produktuak ekoizten laguntzeko eta zerbitzu integralak eskaintzeko.