Olukey: მოდით ვისაუბროთ MOSFET-ის როლზე სწრაფი დატენვის ძირითად არქიტექტურაში

ელექტრომომარაგების ძირითადი სტრუქტურასწრაფი დატენვაQC იყენებს Flyback + მეორადი გვერდითი (მეორადი) სინქრონული რექტიფიკაციის SSR. ფრენის გადამყვანებისთვის, უკუკავშირის შერჩევის მეთოდის მიხედვით, შეიძლება დაიყოს: პირველადი გვერდითი (პირველადი) რეგულირება და მეორადი გვერდითი (მეორადი) რეგულირება; PWM კონტროლერის ადგილმდებარეობის მიხედვით. ის შეიძლება დაიყოს: პირველადი გვერდითი (პირველადი) კონტროლი და მეორადი გვერდითი (მეორადი) კონტროლი. როგორც ჩანს, მას არაფერი აქვს საერთო MOSFET-თან. ასე რომ,ოლუკიუნდა იკითხო: სად არის დამალული MOSFET? რა როლი ითამაშა?

1. პირველადი მხარის (პირველადი) მორგება და მეორადი გვერდითი (მეორადი) რეგულირება

გამომავალი ძაბვის სტაბილურობა მოითხოვს უკუკავშირის ბმულს მისი ცვალებადობის ინფორმაციის გასაგზავნად PWM მთავარ კონტროლერზე შეყვანის ძაბვისა და გამომავალი დატვირთვის ცვლილებების დასარეგულირებლად. უკუკავშირის შერჩევის სხვადასხვა მეთოდის მიხედვით, ის შეიძლება დაიყოს პირველადი მხარის (პირველადი) კორექტირებად და მეორად გვერდით (მეორადი) კორექტირებად, როგორც ნაჩვენებია სურათებში 1 და 2.

მეორადი გვერდითი (მეორადი) დიოდის გასწორება

SSR სინქრონული გასწორება MOSFET მოთავსებულია ბოლოში

პირველადი მხარის (პირველადი) რეგულირების უკუკავშირის სიგნალი მიიღება პირდაპირ გამომავალი ძაბვისგან, არამედ დამხმარე გრაგნილიდან ან პირველადი პირველადი გრაგნილიდან, რომელიც ინარჩუნებს გარკვეულ პროპორციულ ურთიერთობას გამომავალ ძაბვასთან. მისი მახასიათებლებია:

① არაპირდაპირი უკუკავშირის მეთოდი, ცუდი დატვირთვის რეგულირების სიჩქარე და ცუდი სიზუსტე;

②. მარტივი და დაბალი ღირებულება;

③. არ არის საჭირო იზოლაციის ოპტოკუპლერი.

მეორადი გვერდითი (მეორადი) რეგულირებისთვის უკუკავშირის სიგნალი მიიღება პირდაპირ გამომავალი ძაბვისგან ოპტოკუპლერის და TL431 გამოყენებით. მისი მახასიათებლებია:

① პირდაპირი უკუკავშირის მეთოდი, კარგი დატვირთვის რეგულირების სიჩქარე, ხაზოვანი რეგულირების სიჩქარე და მაღალი სიზუსტე;

②. კორექტირების წრე რთული და ძვირია;

③. აუცილებელია ოპტოკუპლერის იზოლირება, რომელსაც დროთა განმავლობაში დაბერების პრობლემები აქვს.

2. მეორადი გვერდითი (მეორადი) დიოდის გასწორება დაMOSFETსინქრონული გასწორება SSR

Flyback-ის კონვერტორის მეორადი მხარე (მეორადი) ჩვეულებრივ იყენებს დიოდის გასწორებას სწრაფი დატენვის დიდი გამომავალი დენის გამო. განსაკუთრებით პირდაპირი დატენვის ან ფლეშ დამუხტვისთვის, გამომავალი დენი არის 5A-მდე. ეფექტურობის გაუმჯობესების მიზნით, MOSFET გამოიყენება დიოდის ნაცვლად, როგორც გამსწორებელი, რომელსაც ეწოდება მეორადი (მეორადი) სინქრონული გასწორება SSR, როგორც ნაჩვენებია სურათებში 3 და 4.

მეორადი გვერდითი (მეორადი) MOSFET სინქრონული რექტიფიკაცია

მეორადი გვერდითი (მეორადი) დიოდის რექტიფიკაციის მახასიათებლები:

①. მარტივი, დამატებითი დისკის კონტროლერი არ არის საჭირო და ღირებულება დაბალია;

② როდესაც გამომავალი დენი დიდია, ეფექტურობა დაბალია;

③. მაღალი საიმედოობა.

მეორადი გვერდითი (მეორადი) MOSFET სინქრონული რექტიფიკაციის მახასიათებლები:

①. კომპლექსი, რომელიც მოითხოვს დამატებით დისკის კონტროლერს და მაღალ ღირებულებას;

②. როდესაც გამომავალი დენი დიდია, ეფექტურობა მაღალია;

③. დიოდებთან შედარებით, მათი საიმედოობა დაბალია.

პრაქტიკულ პრაქტიკაში, სინქრონული რექტიფიკაციის SSR-ის MOSFET ჩვეულებრივ გადაადგილდება მაღალი ბოლოდან ქვედა ბოლოში მართვის გასაადვილებლად, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 5.

სინქრონული რექტიფიკაციის SSR-ის მაღალი დონის MOSFET-ის მახასიათებლები:

①. მას სჭირდება ჩამტვირთავი დისკი ან მცურავი დრაივი, რაც ძვირია;

②. კარგი EMI.

სინქრონული რექტიფიკაციის მახასიათებლები SSR MOSFET, რომელიც განთავსებულია ქვედა ბოლოში:

① პირდაპირი დრაივი, მარტივი დრაივი და დაბალი ღირებულება;

②. ცუდი EMI.

3. პირველადი გვერდითი (პირველადი) კონტროლი და მეორადი გვერდითი (მეორადი) კონტროლი

PWM მთავარი კონტროლერი მოთავსებულია პირველად მხარეს (პირველად). ამ სტრუქტურას ეწოდება პირველადი გვერდითი (პირველადი) კონტროლი. გამომავალი ძაბვის, დატვირთვის რეგულირების სიჩქარის და ხაზოვანი რეგულირების სიჩქარის სიზუსტის გასაუმჯობესებლად, პირველადი გვერდითი (პირველადი) კონტროლი მოითხოვს გარე ოპტოკუპლერს და TL431-ს, რათა შექმნან უკუკავშირის კავშირი. სისტემის გამტარუნარიანობა მცირეა და რეაგირების სიჩქარე ნელია.

თუ PWM მთავარი კონტროლერი მოთავსებულია მეორად მხარეს (მეორადი), ოპტოკუპლერი და TL431 შეიძლება ამოღებულ იქნეს და გამომავალი ძაბვა შეიძლება პირდაპირ კონტროლდებოდეს და დარეგულირდეს სწრაფი რეაგირებით. ამ სტრუქტურას მეორადი (მეორადი) კონტროლი ეწოდება.

პირველადი გვერდითი (პირველადი) კონტროლის მახასიათებლები:

①. საჭიროა Optocoupler და TL431 და რეაგირების სიჩქარე ნელია;

②. გამომავალი დაცვის სიჩქარე ნელია.

③. სინქრონული გასწორების უწყვეტ რეჟიმში CCM, მეორადი მხარე (მეორადი) მოითხოვს სინქრონიზაციის სიგნალს.

მეორადი (მეორადი) კონტროლის მახასიათებლები:

①. გამომავალი პირდაპირ გამოვლენილია, არ არის საჭირო ოპტოკუპლერი და TL431, რეაგირების სიჩქარე სწრაფია და გამომავალი დაცვის სიჩქარე სწრაფია;

②. მეორადი გვერდითი (მეორადი) სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET უშუალოდ მართავს სინქრონიზაციის სიგნალების საჭიროების გარეშე; დამატებითი მოწყობილობები, როგორიცაა იმპულსური ტრანსფორმატორები, მაგნიტური შეერთებები ან ტევადობის დამწყებლები, საჭიროა პირველადი მხარის (პირველადი) მაღალი ძაბვის MOSFET-ის მამოძრავებელი სიგნალების გადასაცემად.

③. პირველად მხარეს (პირველს) სჭირდება საწყისი წრე, ან მეორად მხარეს (მეორადს) აქვს დამხმარე კვების წყარო დასაწყებად.

4. უწყვეტი CCM რეჟიმი ან უწყვეტი DCM რეჟიმი

Flyback-ის გადამყვანს შეუძლია იმუშაოს უწყვეტი CCM რეჟიმში ან უწყვეტი DCM რეჟიმში. თუ მეორად (მეორად) გრაგნილში დენი აღწევს 0-ს გადართვის ციკლის ბოლოს, მას უწოდებენ წყვეტილ DCM რეჟიმს. თუ მეორადი (მეორადი) გრაგნილის დენი არ არის 0 გადართვის ციკლის ბოლოს, მას ეწოდება უწყვეტი CCM რეჟიმი, როგორც ეს ნაჩვენებია 8 და 9 სურათებში.

ნახაზი 8-დან და 9-დან ჩანს, რომ სინქრონული რექტიფიკაციის SSR-ის სამუშაო მდგომარეობები განსხვავებულია ფრენის გადამყვანის სხვადასხვა ოპერაციულ რეჟიმში, რაც ასევე ნიშნავს, რომ სინქრონული რექტიფიკაციის SSR-ის კონტროლის მეთოდებიც განსხვავებული იქნება.

თუ მკვდარი დრო იგნორირებულია, უწყვეტი CCM რეჟიმში მუშაობისას, სინქრონული გასწორება SSR-ს აქვს ორი მდგომარეობა:

①. პირველადი მხარის (პირველადი) მაღალი ძაბვის MOSFET ჩართულია, ხოლო მეორადი მხარის (მეორადი) სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET გამორთულია;

②. პირველადი გვერდითი (პირველადი) მაღალი ძაბვის MOSFET გამორთულია და მეორადი მხარის (მეორადი) სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET ჩართულია.

ანალოგიურად, თუ მკვდარი დრო იგნორირებულია, სინქრონული გასწორების SSR-ს აქვს სამი მდგომარეობა, როდესაც მუშაობს უწყვეტი DCM რეჟიმში:

②. პირველადი მხარის (პირველადი) მაღალი ძაბვის MOSFET გამორთულია, ხოლო მეორადი მხარის (მეორადი) სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET ჩართულია;

③. პირველადი გვერდითი (პირველადი) მაღალი ძაბვის MOSFET გამორთულია, ხოლო მეორადი მხარის (მეორადი) სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET გამორთულია.

5. მეორადი გვერდითი (მეორადი) სინქრონული გასწორება SSR უწყვეტი CCM რეჟიმში

თუ სწრაფი დამუხტვის მფრინავი გადამყვანი მუშაობს უწყვეტი CCM რეჟიმში, პირველადი გვერდითი (პირველადი) მართვის მეთოდი, მეორადი გვერდითი (მეორადი) სინქრონული გასწორება MOSFET მოითხოვს სინქრონიზაციის სიგნალს პირველადი მხრიდან (პირველადი) გამორთვის გასაკონტროლებლად.

შემდეგი ორი მეთოდი ჩვეულებრივ გამოიყენება მეორადი მხარის სინქრონული წამყვანი სიგნალის მისაღებად (მეორადი):

(1) უშუალოდ გამოიყენეთ მეორადი (მეორადი) გრაგნილი, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 10;

(2) გამოიყენეთ დამატებითი იზოლაციის კომპონენტები, როგორიცაა პულსური ტრანსფორმატორები სინქრონული წამყვანი სიგნალის პირველადი მხრიდან (პირველადი) მეორად მხარეს (მეორად) გადასაცემად, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 12.

მეორადი (მეორადი) გრაგნილის უშუალოდ გამოყენებით სინქრონული წამყვანი სიგნალის მისაღებად, სინქრონული წამყვანი სიგნალის სიზუსტის კონტროლი ძალიან რთულია და ძნელია ოპტიმიზებული ეფექტურობისა და საიმედოობის მიღწევა. ზოგიერთი კომპანია ციფრულ კონტროლერებსაც კი იყენებს კონტროლის სიზუსტის გასაუმჯობესებლად, როგორც ნაჩვენებია სურათი 11-ში.

იმპულსური ტრანსფორმატორის გამოყენებას სინქრონული მამოძრავებელი სიგნალების მისაღებად აქვს მაღალი სიზუსტე, მაგრამ ღირებულება შედარებით მაღალია.

მეორადი მხარის (მეორადი) კონტროლის მეთოდი ჩვეულებრივ იყენებს პულსური ტრანსფორმატორის ან მაგნიტური შეერთების მეთოდს სინქრონული წამყვანი სიგნალის მეორადი მხრიდან (მეორადი) პირველად მხარეს (პირველად) გადასაცემად, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 7.v.

უშუალოდ გამოიყენეთ მეორადი (მეორადი) გრაგნილი სინქრონული წამყვანი სიგნალის მისაღებად

უშუალოდ გამოიყენეთ მეორადი (მეორადი) გრაგნილი სინქრონული წამყვანი სიგნალის მისაღებად + ციფრული კონტროლი

6. მეორადი გვერდითი (მეორადი) სინქრონული გასწორება SSR უწყვეტი DCM რეჟიმში

თუ სწრაფი დატენვის მფრინავი გადამყვანი მუშაობს უწყვეტ DCM რეჟიმში. განურჩევლად პირველადი გვერდითი (პირველადი) მართვის მეთოდისა ან მეორადი გვერდითი (მეორადი) მართვის მეთოდისა, სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის D და S ძაბვის წვეთები შეიძლება პირდაპირ გამოვლინდეს და კონტროლდებოდეს.

(1) სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის ჩართვა

როდესაც სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის VDS-ის ძაბვა იცვლება დადებითიდან უარყოფითზე, ჩართულია შიდა პარაზიტული დიოდი და გარკვეული შეფერხების შემდეგ, სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET ჩართულია, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე 13.

(2) სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის გამორთვა

სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის ჩართვის შემდეგ, VDS=-Io*Rdson. როდესაც მეორადი (მეორადი) გრაგნილი დენი მცირდება 0-მდე, ანუ როდესაც დენის გამოვლენის სიგნალის VDS ძაბვა იცვლება უარყოფითიდან 0-მდე, სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET გამორთულია, როგორც ეს ნაჩვენებია 13-ზე.

სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის ჩართვა და გამორთვა უწყვეტ DCM რეჟიმში

პრაქტიკულ გამოყენებაში სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET ითიშება მანამ, სანამ მეორადი (მეორადი) გრაგნილი დენი მიაღწევს 0-ს (VDS=0). სხვადასხვა ჩიპების მიერ დადგენილი დენის გამოვლენის საცნობარო ძაბვის მნიშვნელობები განსხვავებულია, როგორიცაა -20მვ, -50მვ, -100მვ, -200მვ და ა.შ.

სისტემის დენის გამოვლენის საცნობარო ძაბვა ფიქსირდება. რაც უფრო დიდია დენის გამოვლენის საცნობარო ძაბვის აბსოლუტური მნიშვნელობა, მით უფრო მცირეა ჩარევის შეცდომა და მით უკეთესია სიზუსტე. თუმცა, როდესაც გამომავალი დატვირთვის დენი Io მცირდება, სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET გამოირთვება უფრო დიდი გამომავალი დენით და მისი შიდა პარაზიტული დიოდი უფრო დიდხანს გაატარებს, ამიტომ ეფექტურობა მცირდება, როგორც ნაჩვენებია 14 სურათზე.

დენის სენსორული საცნობარო ძაბვა და სინქრონული გასწორება MOSFET-ის გამორთვის დრო

გარდა ამისა, თუ დენის გამოვლენის საცნობარო ძაბვის აბსოლუტური მნიშვნელობა ძალიან მცირეა. სისტემის შეცდომებმა და ჩარევამ შეიძლება გამოიწვიოს სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის გამორთვა მას შემდეგ, რაც მეორადი (მეორადი) გრაგნილი დენი გადააჭარბებს 0-ს, რაც გამოიწვევს საპირისპირო შემოდინების დენს, რაც გავლენას მოახდენს ეფექტურობაზე და სისტემის საიმედოობაზე.

მაღალი სიზუსტის დენის გამოვლენის სიგნალებს შეუძლიათ გააუმჯობესონ სისტემის ეფექტურობა და საიმედოობა, მაგრამ მოწყობილობის ღირებულება გაიზრდება. მიმდინარე გამოვლენის სიგნალის სიზუსტე დაკავშირებულია შემდეგ ფაქტორებთან:
①. დენის აღმოჩენის საორიენტაციო ძაბვის სიზუსტე და ტემპერატურული დრიფტი;
②. მიკერძოებული ძაბვა და ოფსეტური ძაბვა, მიკერძოებული დენი და ოფსეტური დენი და დენის გამაძლიერებლის ტემპერატურის დრიფტი;
③. სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის ძაბვის Rdson-ის სიზუსტე და ტემპერატურის დრიფტი.

გარდა ამისა, სისტემის პერსპექტივიდან, მისი გაუმჯობესება შესაძლებელია ციფრული კონტროლის, დენის აღმოჩენის საორიენტაციო ძაბვის შეცვლით და სინქრონული გასწორების MOSFET-ის მამოძრავებელი ძაბვის შეცვლით.

როდესაც გამომავალი დატვირთვის დენი მცირდება Io, თუ მცირდება დენის MOSFET-ის მამოძრავებელი ძაბვა, MOSFET-ის შესაბამისი ჩართვის ძაბვა Rdson იზრდება. როგორც სურათი 15-ზეა ნაჩვენები, შესაძლებელია თავიდან იქნას აცილებული სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის ადრეული გამორთვა, პარაზიტული დიოდის გამტარობის დროის შემცირება და სისტემის ეფექტურობის გაუმჯობესება.

მამოძრავებელი ძაბვის VGS შემცირება და სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის გამორთვა

სურათი 14-დან ჩანს, რომ როდესაც გამომავალი დატვირთვის დენი Io მცირდება, დენის გამოვლენის საცნობარო ძაბვაც მცირდება. ამ გზით, როდესაც გამომავალი დენი Io დიდია, უფრო მაღალი დენის გამოვლენის საცნობარო ძაბვა გამოიყენება კონტროლის სიზუსტის გასაუმჯობესებლად; როდესაც გამომავალი დენი Io დაბალია, გამოიყენება დაბალი დენის გამოვლენის საორიენტაციო ძაბვა. მას ასევე შეუძლია გააუმჯობესოს სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის გამტარობის დრო და გააუმჯობესოს სისტემის ეფექტურობა.

როდესაც ზემოაღნიშნული მეთოდის გამოყენება შეუძლებელია გაუმჯობესებისთვის, შოთკის დიოდები ასევე შეიძლება პარალელურად იყოს დაკავშირებული სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის ორივე ბოლოში. სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის წინასწარ გამორთვის შემდეგ, გარე შოტკის დიოდი შეიძლება დაერთოს თავისუფალი ბორბლისთვის.

7. მეორადი (მეორადი) კონტროლი CCM+DCM ჰიბრიდული რეჟიმი

ამჟამად, მობილური ტელეფონის სწრაფი დატენვისთვის ძირითადად გამოიყენება ორი გადაწყვეტა:

(1) ძირითადი გვერდითი (პირველადი) კონტროლი და DCM მუშაობის რეჟიმი. მეორადი გვერდითი (მეორადი) სინქრონული გასწორება MOSFET არ საჭიროებს სინქრონიზაციის სიგნალს.

(2) მეორადი (მეორადი) კონტროლი, CCM+DCM შერეული მუშაობის რეჟიმი (როდესაც გამომავალი დატვირთვის დენი მცირდება, CCM-დან DCM-მდე). მეორადი გვერდითი (მეორადი) სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET პირდაპირ მართულია და მისი ჩართვისა და გამორთვის ლოგიკური პრინციპები ნაჩვენებია სურათზე 16:

სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის ჩართვა: როდესაც სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის VDS ძაბვა იცვლება დადებითიდან უარყოფითზე, ჩაირთვება მისი შიდა პარაზიტული დიოდი. გარკვეული შეფერხების შემდეგ, სინქრონული გასწორება MOSFET ჩაირთვება.

სინქრონული გასწორების MOSFET-ის გამორთვა:

① როდესაც გამომავალი ძაბვა ნაკლებია დადგენილ მნიშვნელობაზე, სინქრონული საათის სიგნალი გამოიყენება MOSFET-ის გამორთვის გასაკონტროლებლად და CCM რეჟიმში მუშაობისთვის.

② როდესაც გამომავალი ძაბვა აღემატება დადგენილ მნიშვნელობას, სინქრონული საათის სიგნალი დაცულია და მუშაობის მეთოდი იგივეა, რაც DCM რეჟიმი. VDS=-Io*Rdson სიგნალი აკონტროლებს სინქრონული რექტიფიკაციის MOSFET-ის გამორთვას.

მეორადი მხარე (მეორადი) აკონტროლებს სინქრონულ გასწორებას MOSFET-ის გამორთვას

ახლა ყველამ იცის, რა როლს თამაშობს MOSFET მთელ სწრაფი დატენვის QC-ში!

ოლუკეის შესახებ

Olukey-ის ძირითადი გუნდი 20 წლის განმავლობაში ფოკუსირებულია კომპონენტებზე და სათაო ოფისი მდებარეობს შენჟენში. ძირითადი ბიზნესი: MOSFET, MCU, IGBT და სხვა მოწყობილობები. მთავარი აგენტის პროდუქტებია WINSOK და Cmsemicon. პროდუქტები ფართოდ გამოიყენება სამხედრო ინდუსტრიაში, სამრეწველო კონტროლში, ახალ ენერგიაში, სამედიცინო პროდუქტებში, 5G-ში, ნივთების ინტერნეტში, ჭკვიან სახლებში და სხვადასხვა სამომხმარებლო ელექტრონიკის პროდუქტებში. ორიგინალური გლობალური გენერალური აგენტის უპირატესობებზე დაყრდნობით, ჩვენ დაფუძნებულია ჩინეთის ბაზარზე. ჩვენ ვიყენებთ ჩვენს ყოვლისმომცველ ხელსაყრელ სერვისებს, რათა წარვუდგინოთ სხვადასხვა მოწინავე მაღალტექნოლოგიური ელექტრონული კომპონენტები ჩვენს მომხმარებლებს, დავეხმაროთ მწარმოებლებს მაღალი ხარისხის პროდუქტების წარმოებაში და უზრუნველვყოთ ყოვლისმომცველი მომსახურება.