反激同步整流問題及改善對策
近年來,隨著國際能效標(biāo)準(zhǔn)要求的不斷提高,常規(guī)的肖特基二極管整流無法滿足在低壓大電流輸出規(guī)格的能效要求(美國 DoE Level VI,歐盟CoC V5 Tier 2);即使用超低Vf肖特基二極管整流,有的也要增加散熱片,如此就會導(dǎo)致PCB 空間大,功率密度小,效率低,外殼溫度高;用戶手感體驗(yàn)性差等。使用同步整流MOS,在相同輸出電流的情況下,損耗非常小,極大地提升了整機(jī)的轉(zhuǎn)換效率。
開關(guān)電源的工作模式較多(CCM,DCM,QR,BURST),并且同步整流控制IC都是被動接收同步方式,因此很難避免在任何負(fù)載及全電壓輸入條件下故障發(fā)生,以下是一些常見問題及改善對策
1:MOS管提前開通或關(guān)斷
產(chǎn)生原因:
1)SR IC_gate驅(qū)動輸出受干擾導(dǎo)致提前開通
2)SR IC內(nèi)部斜率檢測電路受干擾,會出現(xiàn)提前開通,或在第一個(gè)Ring開通
3)SR IC_gate開通后受初級漏感和MOS的DS電容振蕩干擾而誤觸發(fā)關(guān)斷MOS
產(chǎn)生影響:
1)SR MOS的Gate被提前關(guān)斷,會導(dǎo)致體內(nèi)二極管導(dǎo)通時(shí)間長,效率低,同步MOS溫度高。
2)從初級Vds或次級Vds看波形,會有大小波出現(xiàn)(針對CCM模式)。
解決對策:
1) 選擇好的SR IC品牌
2) 改善PCB layout(針對外推MOS的SRIC)
3) 調(diào)整初級吸收RCD電路,比如吸收二極管串一個(gè)阻尼電阻
2:初次級MOS共通問題
產(chǎn)生原因:
在CCM中,當(dāng)初級MOS開啟時(shí),次級MOS應(yīng)該要及時(shí)準(zhǔn)確的關(guān)斷,當(dāng)次級MOS關(guān)斷延時(shí)太長,存在初次級MOS共通的可能
產(chǎn)生影響:
次級會產(chǎn)生很大的反向電流,嚴(yán)重會損壞MOS
解決對策:
1) 選擇Turn-off Time Delay時(shí)間非常短的SR IC
2) 選擇合適的SR MOSFET(使用較小的Qg)
3) 加大Q1_Gate驅(qū)動電阻,減慢其驅(qū)動速度
4) 設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)拇渭塕C吸收回路參數(shù)
3:輸出電壓下降,紋波大,帶載能力下降
產(chǎn)生原因:
(針對PSR 架構(gòu)下的同步整流應(yīng)用)針對在高壓230Vac條件下其工作頻率去到80KHz或以上的PSR IC方案(BCM/QR,頻率限制在110KHz),當(dāng)電源系統(tǒng)工作在低壓115V (實(shí)際從170Vac以下電壓都有機(jī)會出現(xiàn)輸出掉坑問題。同步MOS沒打開,體內(nèi)二極管已經(jīng)工作,導(dǎo)致輸出電壓下降(一個(gè)PN結(jié)壓降)。
產(chǎn)生影響:
Vout輸出電壓掉坑,不穩(wěn)定,紋波大,嚴(yán)重情況下會導(dǎo)致輸出電壓直接掉到4.2-4.5V,輸出電流也下降(只能帶到滿載的1/2 or 2/3)
解決對策:
1) 把變壓器感量調(diào)低, 降低工作頻率到80KHz以下會有部分改善,但不能完全解決這個(gè)問題。
2)使用DCM的PSR IC,工作頻率在70KHz以下。
4:輸出短路SCP后,SR MOS管溫度高,輸入瞬時(shí)功率增加
產(chǎn)生原因:
當(dāng)輸出端進(jìn)入短路保護(hù),初級IC進(jìn)入HiccupMode,如果VCC供電不夠的話,SR MOS進(jìn)入U(xiǎn)VLO欠壓保護(hù),那么Isd就流入MOS體內(nèi)二極管,此時(shí),SR MOS溫度升高,輸入瞬時(shí)功率相對增大。
解決對策:
1. 選擇Vo短路保護(hù)值低于Vdd_UVLO的SRIC;
2. 如果SR IC沒有Vo短路保護(hù)功能,可嘗試增加Vcc電容容量。
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