交流/直流和隔离式直流/直流开关稳压器

2.6 同步整流的控制及其挑战（六）

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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分享同步整流的控制及其挑战六当待机功耗要求比较苛刻时如何保证同步整流控制芯片较低的损耗最后对以上内容进行总结如果从 EMI 噪音考虑我们希望同步整流放在高边一旦放在高边我们首先必须解决供电的问题由于同步整流芯片的地是跳动的所以一种方法是用辅助绕组供电尽管效率比较高但是需要变压器额外的绕组也可以通过简单的 RC 滤波或者增加线性调整器从同步整流的漏极来供电这两种方式比较辅助绕组供电效率较低但是成本较低在电源设计中除了考虑重载的效率也要考虑待机功耗因为许多电源在大多数时候都运行在待机模式而且效率标准也规定了待机功耗像欧盟要求待机功耗小于 75mW 而美国的能源部要求待机功耗小于 100mW 对于手机适配器通常用能源之星来表明待机功耗在五级能效下待机功耗小于 30mW 而且对于另外一些应用像 USB PD 由于 PD 控制器的损耗我们不得不留出足够的裕量同步整流芯片在正常运行时通常消耗一个毫安的电流举个例子当输出电压为 20 伏时对于同步整流芯片将会有 20 毫瓦的待机功耗所以为了减小待机功耗需要让同步整流控制芯片在待机时工作在休眠模式为了测试在待机模式过去通常有两种方法一种是基于同步整流的导通时间因为同整流的导通时间经常是和负载等比例所以我们可以用同步整流导通时间来检测到待机状态例如我们用 blanking time 的时间作为一个标志如果导通时间大于 blanking time 时间同步整流芯片认为它是工作在重载情况如果导通时间小于 blanking time 时间我们可以迫使同步整流芯片运行在休眠模式消耗较小的电流提高待机功耗尽管这种方法运行的比较好由于现在轻载下要求较高的效率现在的同步整流芯片经常采用跳频模式来提高轻载效率跳频的运行原理是强制变换器工作在较高的功率状态但是采用开通关断的控制方式来传递平均功率等于比较小的功率这种方法同步整流的导通时间不再代表负载的状态所以我们可以用平均开关频率来表明负载的状态当频率的开关频率足够低时我们设定同整流工作在休眠模式这样来节省待机功耗当频率的开关频率足够高时重新使能同步整流减小导通损耗在讨论完以上内容后我们来看一个实际的同步整流运行波形在左边用二极管整流可以看到它的电压和电流以及二极管的正向压降在右边用同步整流可以看到它的正向压降相比二极管非常低而且我们可以看出当同步整流开通时电压有振荡出现所以设定最小导通时间也是非常重要的同时我们可以看到同步整流的工作波形以二极管导通结束由于同步整流提前关断所以也要确保合适的 RDS(ON) 的 MOS 管总结以上内容电源的效率变得越来越高利用同步整流代替二极管可以减小导通损耗同时我们也要关注额外的开关损耗以及驱动损耗利用同步整流代替二极管可以减小导通损耗同时我们也要关注额外的开关损耗以及驱动损耗同步整流的控制有很多方法 VDS 采样被广泛使用当采用同步整流时也需要考虑选择合适的 MOS 管并不是最低的 RDS(ON) 的 MOS 管还需要确保足够的 blanking time 时间来避免误开通和误关断在 CCM 模式状态下确保快速的关断对于寄生的电感也要关注以及如何给同步整流供电 EMI 的考虑以上是 PPT 的主要内容谢谢大家谢谢大家