交流/直流和隔离式直流/直流开关稳压器

2.3 同步整流的控制及其挑战（三）

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大家好我是德州仪器的系统工程师 David 今天非常高兴和大家继续讲解同步整流的控制及其挑战三今天主要讲解如何选择同步整流管在我们讨论完同步整流的控制方法后我们继续来看实际中设计的考虑点首先我们如何来选择 MOS 管像之前我们讨论的 VDS 采样控制方法通过检测 VDS 的电压来开通关断同步整流开通时基于体二极管的导通电压来设定一个导通门槛因为体二极管正向压降通常有几百个毫伏我们可以容易地设定导通门槛大约一百个毫伏来控制开通同步整流但是当关断时关断的门槛值接近零伏从下面的这个公式可以看出当选择不同的 RDS(ON) 时关断电流也不同在这里有两个例子一个为高 RDS(ON) 一个为低 RDS(ON) 对于同样的副边电流当选择低 RDS(ON) 时我们可以看到当 SR 导通时有非常低的电压降但是关断的时间会非常早当 MOS 管关断后仍然有非常大的电流和时间流经体二极管产生很大的损耗如果选择高 RDS(ON) 时当 SR 导通时有较高的电压降但是关断的时间会非常接近电流为零时当 MOS 管关断后有较小的电流和时间流经体二极管产生较小的损耗所以比较这两个 MOS 管较高的 RDS(ON) 导致较小的关断电流较小的体二极管导通时间较低的 RDS(ON) 导致较大的关断电流较大的体二极管导通时间所以肯定有一个最优的点来平衡同步整流和体二极管导通时间来得到最小的损耗除了考虑导通损耗我们也要考虑开关损耗对于 MOS 管的损耗包括三个部分导通损耗开关损耗以及驱动损耗导通损耗当我们能控制 MOS 管比较完美时损耗等于有效值电流的平方乘以 RDS(ON) 开关损耗和 COSS 相关每当我们关断 MOS 管时所产生的损耗即等于这个公式驱动损耗和 CISS 相关公式为 CV2f 从上面的损耗公式可以看出当选择较低的 RDS(ON) 的 MOS 管时尽管能减小导通损耗但是开关损耗驱动损耗都会增加因为较低 RDS(ON) 的 MOS 管 COSS 和 CISS 会比较大所以需要在开关损耗和导通损耗之间做折中的一个选择另外当我们查阅相关效率标准时通常需要优化四点平均效率另外当我们查阅相关效率标准时通常需要优化四点平均效率欧洲委员会也规定了 10% 负载的效率从这些标准可以看出轻载的效率同样重要当我们设计电源时在重载时导通损耗占的比重比较大而轻载时开关损耗占的比较大如果我们选择较高的 RDS(ON) 的 MOS 管尽管在重载时较低的效率但是由于轻载时开关损耗驱动损耗比较小所以可以获得较高的轻载效率如果我们选择较低的 RDS(ON) 的 MOS 管尽管在重载时有较高的效率但是由于轻载时开关损耗驱动损耗比较大所以可以获得较低的轻载效率所以当选择 MOS 管时我们需要对开关损耗和导通损耗做折中的一个处理当拓扑运行在 CCM 模式时对于同步整流的驱动是一个比较大的挑战由前面介绍我们知道采用同步整流可以减小导通损耗同时也要考虑开关损耗在这里对比三种拓扑工作在 CCM 模式的运行状态反激正激以及 LLC 对于反击的 CCM 模式当从副边关断到原边管开通时有非常高的 di/dt 对于正激的 CCM 模式当从续流管关断到整流管开通时同样也有非常高的 di/dt 对于 LLC 当工作在高于谐振频率时我们同样能看到比较高的 di/dt 这些较高的 di/dt 主要由漏感或者谐振电感和较高的电压决定既然有这么高的 di/dt 就需要同步整流控制芯片响应速度非常快否则会产生较多的负电流谢谢大家