Olukey: Le të flasim për rolin e MOSFET në arkitekturën bazë të karikimit të shpejtë

Struktura bazë e furnizimit me energji elektrike tëkarikimi i shpejtëQC përdor flyback + SSR korrigjim sinkron anësor (dytësor) dytësor. Për konvertuesit flyback, sipas metodës së marrjes së mostrave me reagime, mund të ndahet në: rregullimi i anës parësore (primare) dhe rregullimi i anës dytësore (dytësor); sipas vendndodhjes së kontrolluesit PWM. Mund të ndahet në: kontrollin anësor parësor (primar) dhe kontrollin anësor dytësor (dytësor). Duket se nuk ka lidhje me MOSFET. Pra,Olukeyduhet të pyesë: Ku është fshehur MOSFET? Çfarë roli luajti?

1. Rregullimi i anës primare (primare) dhe rregullimi i anës dytësore (dytësor).

Stabiliteti i tensionit të daljes kërkon një lidhje kthyese për të dërguar informacionin e ndryshimit të tij te kontrolluesi kryesor PWM për të rregulluar ndryshimet në tensionin e hyrjes dhe ngarkesën e daljes. Sipas metodave të ndryshme të kampionimit të reagimit, ai mund të ndahet në rregullimin e anës primare (primare) dhe rregullimin e anës dytësore (dytësore), siç tregohet në figurat 1 dhe 2.

Korrigjimi i diodës anësore (sekondare).

MOSFET i korrigjimit sinkron SSR vendoset në fund

Sinjali kthyes i rregullimit të anës parësore (primare) nuk merret drejtpërdrejt nga tensioni i daljes, por nga mbështjellja ndihmëse ose mbështjellja primare që ruan një marrëdhënie të caktuar proporcionale me tensionin e daljes. Karakteristikat e tij janë:

① Metoda indirekte e reagimit, norma e dobët e rregullimit të ngarkesës dhe saktësia e dobët;

②. E thjeshtë dhe me kosto të ulët;

③. Nuk ka nevojë për optobashkues izolues.

Sinjali i reagimit për rregullimin e anës dytësore (dytësore) merret direkt nga voltazhi i daljes duke përdorur një optobashkues dhe TL431. Karakteristikat e tij janë:

① Metoda e reagimit të drejtpërdrejtë, norma e mirë e rregullimit të ngarkesës, norma e rregullimit linear dhe saktësi e lartë;

②. Qarku i rregullimit është kompleks dhe i kushtueshëm;

③. Është e nevojshme të izolohet optoçiftuesi, i cili ka probleme me plakjen me kalimin e kohës.

2. Rektifikimi i diodës anësore (sekondare) dheMOSFETkorrigjimi sinkron SSR

Ana dytësore (sekondare) e konvertuesit flyback zakonisht përdor korrigjimin e diodës për shkak të rrymës së madhe të daljes së karikimit të shpejtë. Sidomos për karikimin direkt ose karikimin flash, rryma e daljes është aq e lartë sa 5A. Për të përmirësuar efikasitetin, MOSFET përdoret në vend të diodës si ndreqës, i cili quhet korrigjimi sinkron sekondar (dytësor) SSR, siç tregohet në figurat 3 dhe 4.

Korrigjimi sinkron i MOSFET anës dytësor (dytësor).

Karakteristikat e korrigjimit të diodës anësore (sekondare):

①. E thjeshtë, nuk kërkohet kontrollues shtesë i makinës dhe kostoja është e ulët;

② Kur rryma e daljes është e madhe, efikasiteti është i ulët;

③. Besueshmëri e lartë.

Karakteristikat e korrigjimit sinkron të anës dytësore (dytësore) të MOSFET:

①. Kompleks, që kërkon kontrollues shtesë të makinës dhe kosto të lartë;

②. Kur rryma e daljes është e madhe, efikasiteti është i lartë;

③. Në krahasim me diodat, besueshmëria e tyre është e ulët.

Në aplikimet praktike, MOSFET-i i korrigjimit sinkron SSR zakonisht zhvendoset nga skaji i lartë në skajin e ulët për të lehtësuar drejtimin, siç tregohet në figurën 5.

Karakteristikat e MOSFET-it të nivelit të lartë të korrigjimit sinkron SSR:

①. Kërkon një makinë bootstrap ose një makinë lundruese, e cila është e kushtueshme;

②. EMI e mirë.

Karakteristikat e korrigjimit sinkron SSR MOSFET të vendosur në fundin e ulët:

① makinë direkte, makinë e thjeshtë dhe me kosto të ulët;

②. EMI e dobët.

3. Kontrolli anësor parësor (primar) dhe kontrolli anësor dytësor (dytësor).

Kontrolluesi kryesor PWM vendoset në anën primare (primare). Kjo strukturë quhet kontroll primar anësor (primar). Për të përmirësuar saktësinë e tensionit të daljes, shkallës së rregullimit të ngarkesës dhe shkallës së rregullimit linear, kontrolli kryesor i anës (primare) kërkon një optobashkues të jashtëm dhe TL431 për të formuar një lidhje kthyese. Gjerësia e brezit të sistemit është e vogël dhe shpejtësia e përgjigjes është e ngadaltë.

Nëse kontrolluesi kryesor PWM vendoset në anën dytësore (dytësore), optoçiftuesi dhe TL431 mund të hiqen dhe tensioni i daljes mund të kontrollohet drejtpërdrejt dhe rregullohet me përgjigje të shpejtë. Kjo strukturë quhet kontroll sekondar (sekondar).

Karakteristikat e kontrollit anësor primar (primar):

①. Kërkohet optocoupler dhe TL431, dhe shpejtësia e përgjigjes është e ngadaltë;

②. Shpejtësia e mbrojtjes së daljes është e ngadaltë.

③. Në modalitetin e vazhdueshëm të korrigjimit sinkron CCM, ana dytësore (sekondare) kërkon një sinjal sinkronizimi.

Karakteristikat e kontrollit sekondar (sekondar):

①. Dalja zbulohet drejtpërdrejt, nuk nevojitet asnjë optobashkues dhe TL431, shpejtësia e përgjigjes është e shpejtë dhe shpejtësia e mbrojtjes së daljes është e shpejtë;

②. MOSFET-i i korrigjimit sinkron anësor dytësor (dytësor) drejtohet drejtpërdrejt pa pasur nevojë për sinjale sinkronizimi; pajisje shtesë si transformatorë pulsi, bashkime magnetike ose çiftëzues kapacitiv nevojiten për të transmetuar sinjalet lëvizëse të MOSFET-it të tensionit të lartë anësor primar (primar).

③. Ana primare (primare) ka nevojë për një qark nisjeje, ose ana dytësore (sekondare) ka një furnizim me energji elektrike ndihmëse për nisje.

4. Modaliteti i vazhdueshëm CCM ose modaliteti i ndërprerë DCM

Konvertuesi Flyback mund të funksionojë në modalitetin CCM të vazhdueshëm ose në modalitetin DCM të ndërprerë. Nëse rryma në mbështjelljen dytësore (sekondare) arrin 0 në fund të një cikli komutues, quhet modaliteti DCM i ndërprerë. Nëse rryma e mbështjelljes dytësore (dytësore) nuk është 0 në fund të një cikli komutimi, quhet modaliteti i vazhdueshëm CCM, siç tregohet në figurat 8 dhe 9.

Mund të shihet nga Figura 8 dhe Figura 9 se gjendjet e punës së SSR-së së korrigjimit sinkron janë të ndryshme në mënyra të ndryshme funksionimi të konvertuesit flyback, që do të thotë gjithashtu se metodat e kontrollit të SSR-së së korrigjimit sinkron do të jenë gjithashtu të ndryshme.

Nëse koha e vdekur shpërfillet, kur punoni në modalitetin CCM të vazhdueshëm, korrigjimi sinkron SSR ka dy gjendje:

①. MOSFET-i i tensionit të lartë të anës primare (primare) është i ndezur dhe MOSFET-i i korrigjimit sinkron të anës dytësore (dytësor) është i fikur;

②. MOSFET-i i tensionit të lartë të anës parësore (primare) është i fikur dhe MOSFET-i i korrigjimit sinkron të anës dytësore (dytësor) është i ndezur.

Në mënyrë të ngjashme, nëse koha e vdekur shpërfillet, SSR e korrigjimit sinkron ka tre gjendje kur funksionon në modalitetin DCM të ndërprerë:

①. MOSFET-i i tensionit të lartë të anës primare (primare) është i ndezur dhe MOSFET-i i korrigjimit sinkron të anës dytësore (dytësor) është i fikur;

②. MOSFET-i i tensionit të lartë të anës parësore (primare) është i fikur, dhe MOSFET-i i korrigjimit sinkron të anës dytësore (dytësor) është i ndezur;

③. MOSFET-i i tensionit të lartë të anës primare (primare) është i fikur dhe MOSFET-i i korrigjimit sinkron të anës dytësore (dytësor) është i fikur.

5. Korrigjimi sinkron anësor dytësor (dytësor) SSR në modalitetin CCM të vazhdueshëm

Nëse konverteri i kthimit me karikim të shpejtë funksionon në modalitetin e vazhdueshëm CCM, metoda e kontrollit të anës primare (primare), korrigjimi sinkron i anës dytësore (dytësor) MOSFET kërkon një sinjal sinkronizimi nga ana kryesore (primare) për të kontrolluar mbylljen.

Dy metodat e mëposhtme përdoren zakonisht për të marrë sinjalin e makinës sinkron të anës dytësore (dytësore):

(1) Përdorni drejtpërdrejt mbështjelljen dytësore (sekondare), siç tregohet në Figurën 10;

(2) Përdorni komponentë shtesë të izolimit si transformatorët e pulsit për të transmetuar sinjalin e lëvizjes sinkron nga ana kryesore (primare) në anën dytësore (dytësore), siç tregohet në figurën 12.

Duke përdorur drejtpërdrejt dredha-dredha dytësore (dytësore) për të marrë sinjalin e makinës sinkron, saktësia e sinjalit të makinës sinkron është shumë e vështirë për t'u kontrolluar dhe është e vështirë të arrihet efikasitet dhe besueshmëri e optimizuar. Disa kompani madje përdorin kontrollues dixhital për të përmirësuar saktësinë e kontrollit, siç tregohet në Figura 11 Trego.

Përdorimi i një transformatori pulsi për të marrë sinjale lëvizëse sinkrone ka saktësi të lartë, por kostoja është relativisht e lartë.

Metoda e kontrollit të anës dytësore (dytësore) zakonisht përdor një transformator pulsi ose metodë bashkimi magnetik për të transmetuar sinjalin sinkron të makinës nga ana dytësore (dytësore) në anën parësore (primare), siç tregohet në figurën 7.v.

Përdorni drejtpërdrejt mbështjelljen dytësore (sekondare) për të marrë sinjalin e makinës sinkron

Përdorni drejtpërdrejt mbështjelljen dytësore (dytësore) për të marrë sinjalin sinkron të makinës + kontrollin dixhital

6. Korrigjimi sinkron anësor dytësor (dytësor) SSR në modalitetin DCM të ndërprerë

Nëse konverteri i kthimit të ngarkimit të shpejtë funksionon në modalitetin DCM të ndërprerë. Pavarësisht nga metoda e kontrollit të anës primare (primare) ose metodës së kontrollit të anës dytësore (sekondare), rënia e tensionit D dhe S të MOSFET-it të korrigjimit sinkron mund të zbulohen dhe kontrollohen drejtpërdrejt.

(1) Aktivizimi i MOSFET-it të korrigjimit sinkron

Kur tensioni i VDS i MOSFET-it të korrigjimit sinkron ndryshon nga pozitiv në negativ, dioda parazitare e brendshme ndizet dhe pas një vonese të caktuar ndizet MOSFET-i i korrigjimit sinkron, siç tregohet në figurën 13.

(2) Fikja e MOSFET-it të korrigjimit sinkron

Pasi të aktivizohet MOSFET i korrigjimit sinkron, VDS=-Io*Rdson. Kur rryma e mbështjelljes dytësore (dytësore) zvogëlohet në 0, domethënë kur tensioni i sinjalit të zbulimit të rrymës VDS ndryshon nga negativ në 0, MOSFET-i i korrigjimit sinkron fiket, siç tregohet në figurën 13.

Aktivizimi dhe çaktivizimi i korrigjimit sinkron MOSFET në modalitetin DCM të ndërprerë

Në aplikimet praktike, MOSFET-i i korrigjimit sinkron fiket përpara se rryma e mbështjelljes dytësore (sekondare) të arrijë në 0 (VDS=0). Vlerat e tensionit të referencës së zbulimit aktual të vendosura nga çipa të ndryshëm janë të ndryshme, si -20mV, -50mV, -100mV, -200mV, etj.

Tensioni i referencës së zbulimit aktual të sistemit është i fiksuar. Sa më e madhe të jetë vlera absolute e tensionit referues të zbulimit të rrymës, aq më i vogël është gabimi i ndërhyrjes dhe aq më i mirë është saktësia. Megjithatë, kur rryma e ngarkesës së daljes Io zvogëlohet, MOSFET-i sinkron i korrigjimit do të fiket me një rrymë dalëse më të madhe dhe dioda e tij e brendshme parazitare do të përçojë për një kohë më të gjatë, kështu që efikasiteti zvogëlohet, siç tregohet në Figurën 14.

Tensioni i referencës së sensorit të rrymës dhe koha e fikjes së MOSFET-it të korrigjimit sinkron

Përveç kësaj, nëse vlera absolute e tensionit referues të zbulimit të rrymës është shumë e vogël. Gabimet dhe ndërhyrja e sistemit mund të bëjnë që MOSFET-i i korrigjimit sinkron të fiket pasi rryma e mbështjelljes dytësore (sekondare) tejkalon 0, duke rezultuar në rrymë hyrëse të kundërt, duke ndikuar në efikasitetin dhe besueshmërinë e sistemit.

Sinjalet e zbulimit të rrymës me saktësi të lartë mund të përmirësojnë efikasitetin dhe besueshmërinë e sistemit, por kostoja e pajisjes do të rritet. Saktësia e sinjalit aktual të zbulimit lidhet me faktorët e mëposhtëm:
①. Saktësia dhe zhvendosja e temperaturës së tensionit referues të zbulimit të rrymës;
②. Tensioni i paragjykimit dhe tensioni i kompensimit, rryma e paragjykimit dhe rryma e kompensimit dhe zhvendosja e temperaturës së amplifikatorit aktual;
③. Saktësia dhe zhvendosja e temperaturës së Rdson-it në tension të MOSFET-it të korrigjimit sinkron.

Përveç kësaj, nga këndvështrimi i sistemit, ai mund të përmirësohet përmes kontrollit dixhital, ndryshimit të tensionit referues të zbulimit të rrymës dhe ndryshimit të tensionit të drejtimit të MOSFET të korrigjimit sinkron.

Kur rryma e ngarkesës dalëse Io zvogëlohet, nëse voltazhi lëvizës i fuqisë MOSFET zvogëlohet, rritet tensioni përkatës i ndezjes së MOSFET Rdson. Siç tregohet në figurën 15, është e mundur të shmanget mbyllja e hershme e MOSFET-it të korrigjimit sinkron, të zvogëlohet koha e përcjelljes së diodës parazitare dhe të përmirësohet efikasiteti i sistemit.

Ulja e tensionit të drejtimit VGS dhe fikja e korrigjimit sinkron MOSFET

Mund të shihet nga Figura 14 se kur rryma e ngarkesës së daljes Io zvogëlohet, tensioni i referencës së zbulimit të rrymës gjithashtu zvogëlohet. Në këtë mënyrë, kur rryma e daljes Io është e madhe, përdoret një tension referues i zbulimit të rrymës më të lartë për të përmirësuar saktësinë e kontrollit; kur rryma e daljes Io është e ulët, përdoret një tension referues për zbulimin e rrymës më të ulët. Mund të përmirësojë gjithashtu kohën e përcjelljes së MOSFET-it të korrigjimit sinkron dhe të përmirësojë efikasitetin e sistemit.

Kur metoda e mësipërme nuk mund të përdoret për përmirësim, diodat Schottky gjithashtu mund të lidhen paralelisht në të dy skajet e MOSFET-it të korrigjimit sinkron. Pasi MOSFET-i i korrigjimit sinkron të fiket paraprakisht, mund të lidhet një diodë e jashtme Schottky për lëvizje të lirë.

7. Kontrolli dytësor (dytësor) modaliteti hibrid CCM+DCM

Aktualisht, ekzistojnë në thelb dy zgjidhje të përdorura zakonisht për karikimin e shpejtë të telefonit celular:

(1) Kontrolli kryesor anësor (primar) dhe mënyra e punës DCM. Korrigjimi sinkron anësor dytësor (dytësor) MOSFET nuk kërkon një sinjal sinkronizimi.

(2) Kontrolli dytësor (dytësor), modaliteti i përzier i funksionimit CCM+DCM (kur rryma e ngarkesës së daljes zvogëlohet, nga CCM në DCM). MOSFET-i i korrigjimit sinkron të anës dytësore (dytësore) drejtohet drejtpërdrejt dhe parimet e tij logjike të ndezjes dhe fikjes janë paraqitur në Figurën 16:

Aktivizimi i MOSFET-it të korrigjimit sinkron: Kur tensioni i VDS i MOSFET-it të korrigjimit sinkron ndryshon nga pozitiv në negativ, dioda e tij parazitare e brendshme ndizet. Pas një vonese të caktuar, MOSFET-i i korrigjimit sinkron ndizet.

Fikja e MOSFET-it të korrigjimit sinkron:

① Kur voltazhi i daljes është më i vogël se vlera e caktuar, sinjali i orës sinkron përdoret për të kontrolluar fikjen e MOSFET dhe për të punuar në modalitetin CCM.

② Kur voltazhi i daljes është më i madh se vlera e caktuar, sinjali i orës sinkron mbrohet dhe metoda e punës është e njëjtë me modalitetin DCM. Sinjali VDS=-Io*Rdson kontrollon mbylljen e MOSFET-it të korrigjimit sinkron.

Ana dytësore (sekondare) kontrollon fikjen sinkron të MOSFET-it

Tani, të gjithë e dinë se çfarë roli luan MOSFET në të gjithë QC-në e karikimit të shpejtë!

Rreth Olukey

Ekipi kryesor i Olukey është fokusuar në komponentë për 20 vjet dhe ka selinë në Shenzhen. Biznesi kryesor: MOSFET, MCU, IGBT dhe pajisje të tjera. Produktet kryesore të agjentëve janë WINSOK dhe Cmsemicon. Produktet përdoren gjerësisht në industrinë ushtarake, kontrollin industrial, energjinë e re, produkte mjekësore, 5G, internetin e gjërave, shtëpitë inteligjente dhe produkte të ndryshme elektronike të konsumit. Duke u mbështetur në avantazhet e agjentit origjinal të përgjithshëm global, ne jemi të bazuar në tregun kinez. Ne përdorim shërbimet tona gjithëpërfshirëse me avantazhe për t'u prezantuar klientëve tanë komponentë të ndryshëm elektronikë të avancuar të teknologjisë së lartë, për të ndihmuar prodhuesit në prodhimin e produkteve me cilësi të lartë dhe për të ofruar shërbime gjithëpërfshirëse.