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    LLC轉(zhuǎn)換器設(shè)計穩(wěn)健型同步整流解決方案

    發(fā)布時間:2022-02-09 責任編輯:lina

    【導(dǎo)讀】為了理解這種技術(shù),讓我們回顧一些為LLC轉(zhuǎn)換器設(shè)計穩(wěn)健型同步整流解決方案時遇到的挑戰(zhàn)。在其最簡單的層面上,同步整流需要金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)仿真二極管的行為。簡言之,當電流擬從正極流向負極時,MOSFET導(dǎo)通。一旦電流開始從負極流向正極,則MOSFET關(guān)斷。


    我們都不止一次聽說過智能電源將給電源行業(yè)帶來的偉大變革。在許多方面,它已達到或超過了我們的預(yù)期;但在其它方面,它也讓我們感到一絲絲失望。我禁不住想某些這樣的情況源于這樣一個事實:炫酷技術(shù)很容易讓人迷戀,只因為它與眾不同或充滿新意;然而我們卻忽略了它并沒做真正偉大的事情這一事實。換句話說,我們有些人可能會覺得智能電源很棒,但我們不知道要用它做什么才能彰顯它的魅力。


    我想列舉一種借助數(shù)字電源的智能性實現(xiàn)的新技術(shù)。我想您會發(fā)現(xiàn)它非常棒又非常有用。實質(zhì)上,這是一種全新的同步整流方案,可提高邏輯鏈路控制(LLC)變換器的效率、增加其穩(wěn)健性和設(shè)計簡易性。


    現(xiàn)在請稍等。在您閉上眼睛打瞌睡之前,繼續(xù)聽下去。馬上就講超酷的東西。我保證!


    為了理解這種技術(shù),讓我們回顧一些為LLC轉(zhuǎn)換器設(shè)計穩(wěn)健型同步整流解決方案時遇到的挑戰(zhàn)。在其最簡單的層面上,同步整流需要金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)仿真二極管的行為。簡言之,當電流擬從正極流向負極時,MOSFET導(dǎo)通。一旦電流開始從負極流向正極,則MOSFET關(guān)斷。


    很簡單,對吧?但麻煩的是細節(jié)。


    例如,假使MOSFET關(guān)斷太早,那么所產(chǎn)生的電流會流過MOSFET體二極管。如果這種情況發(fā)生得太頻繁,效率就會受到影響。我們都知道,我們需要效率要盡可能地提高。(如果對這方面有任何疑問,就請咨詢美國環(huán)境保護署。)假使MOSFET導(dǎo)通時間太長,不僅效率會降低,由此產(chǎn)生的電流實際上還會摧毀MOSFET。因此,關(guān)鍵是要確定關(guān)斷MOSFET的最佳時間,使體二極管在不必要的時候不導(dǎo)通 —— 并且還要確保MOSFET不承受過高的電壓。


    圖1展示了針對該問題的解決方案。除了導(dǎo)通和關(guān)斷MOSFET,驅(qū)動器還逐周期地向控制器發(fā)送數(shù)字消息。該消息精確地告知控制器SR1和SR2的體二極管導(dǎo)通了多長時間。控制器用該信息來計算將要增加或減少體二極管導(dǎo)通時間的全新脈沖寬度。這類似于讓工程師監(jiān)視應(yīng)用到MOSFET的每個脈沖,看它是否使用了過長或過短的脈沖寬度。


    LLC轉(zhuǎn)換器設(shè)計穩(wěn)健型同步整流解決方案

    圖1:UCD3138A和UCD7138 LLC同步整流器解決方案


    現(xiàn)在,如果您覺得這還不夠酷,那么接著往下聽 —— 控制器不只用這些信息來優(yōu)化效率,它還用這些信息來增強系統(tǒng)的穩(wěn)健性。高效同步整流要求體二極管導(dǎo)通時間盡可能地縮短。不過請謹記,時間太少可能很危險。因此,數(shù)字控制器就像看門狗,不斷留心找尋能導(dǎo)致體二極管導(dǎo)通時間過短的任何柵極驅(qū)動脈沖。如果它發(fā)現(xiàn)任何這樣的事件,就立即在下一個周期予以糾正。


    我們已見證了該技術(shù)各種各樣的效率提升情況。圖2展示了一個平均效率增幅超過0.6%的例子。


    LLC轉(zhuǎn)換器設(shè)計穩(wěn)健型同步整流解決方案

    圖2:UCD3138A和UCD7138的效率提升


    我曾答應(yīng)向您展示該技術(shù)是何等絕妙。還記得“一張圖片勝過萬語千言”這句話吧?瞧一瞧圖3,看該技術(shù)能多么顯著地增強性能。圖3A和3B展示了該技術(shù)如何能保護系統(tǒng)免受過長柵極驅(qū)動脈沖的沖擊。注意左邊圖像中MOSFET VDS的巨大電壓尖峰。當優(yōu)化技術(shù)功能被啟用時,所述柵極驅(qū)動脈沖被縮短,結(jié)果與您在教科書中看到的有些類似。


    我認為這真的很不錯。它可能無法與最新科幻電影的特效相媲美,但對電源而言真是超級炫酷。

    (來源:中電網(wǎng),作者:Brent McDonald)


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