ساختار اصلی منبع تغذیه ازشارژ سریعQC از flyback + سمت ثانویه (ثانویه) اصلاح همزمان SSR استفاده می کند. برای مبدل های فلایبک، با توجه به روش نمونه گیری بازخورد، می توان آن را به: تنظیم سمت اولیه (اولیه) و تنظیم سمت ثانویه (ثانویه) تقسیم کرد. با توجه به محل قرارگیری کنترلر PWM. می توان آن را به دو دسته تقسیم کرد: کنترل جانبی اولیه (اولیه) و کنترل جانبی ثانویه (ثانویه). انگار ربطی به ماسفت نداره. بنابراین،اولوکیباید بپرسد: ماسفت کجا پنهان شده است؟ چه نقشی داشت؟
1. تنظیم سمت اولیه (اولیه) و تنظیم سمت ثانویه (ثانویه).
پایداری ولتاژ خروجی نیاز به یک پیوند بازخورد دارد تا اطلاعات تغییر آن را به کنترل کننده اصلی PWM ارسال کند تا تغییرات ولتاژ ورودی و بار خروجی را تنظیم کند. با توجه به روش های مختلف نمونه گیری بازخورد، می توان آن را به تنظیم سمت اولیه (اولیه) و تنظیم سمت ثانویه (ثانویه) تقسیم کرد، همانطور که در شکل های 1 و 2 نشان داده شده است.
سیگنال بازخورد تنظیم سمت اولیه (اولیه) مستقیماً از ولتاژ خروجی گرفته نمی شود، بلکه از سیم پیچ کمکی یا سیم پیچ اولیه اولیه که رابطه متناسب معینی با ولتاژ خروجی حفظ می کند، گرفته می شود. خصوصیات آن عبارتند از:
① روش بازخورد غیر مستقیم، نرخ تنظیم بار ضعیف و دقت ضعیف.
②. ساده و کم هزینه؛
③. بدون نیاز به اپتوکوپلر ایزوله
سیگنال بازخورد برای تنظیم سمت ثانویه (ثانویه) مستقیماً از ولتاژ خروجی با استفاده از اپتوکوپلر و TL431 گرفته می شود. خصوصیات آن عبارتند از:
① روش بازخورد مستقیم، نرخ تنظیم بار خوب، نرخ تنظیم خطی و دقت بالا.
②. مدار تنظیم پیچیده و پرهزینه است.
③. باید اپتوکوپلر را ایزوله کرد که با گذشت زمان مشکلات پیری دارد.
2. یکسوسازی دیود سمت ثانویه (ثانویه) وماسفتSSR اصلاح همزمان
سمت ثانویه (ثانویه) مبدل فلای بک معمولاً به دلیل جریان خروجی زیاد شارژ سریع از یکسوسازی دیود استفاده می کند. به خصوص برای شارژ مستقیم یا شارژ فلاش، جریان خروجی تا 5 آمپر است. به منظور بهبود کارایی، از ماسفت به جای دیود به عنوان یکسو کننده استفاده می شود که به آن SSR یکسوسازی سنکرون ثانویه (ثانویه) می گویند، همانطور که در شکل های 3 و 4 نشان داده شده است.
ویژگی های یکسوسازی دیود سمت ثانویه (ثانویه):
①. ساده، بدون نیاز به کنترلر درایو اضافی، و هزینه کم است.
② وقتی جریان خروجی زیاد است، راندمان کم است.
③. قابلیت اطمینان بالا.
ویژگی های یکسوسازی همزمان ماسفت ثانویه (ثانویه):
①. پیچیده، نیاز به کنترل کننده درایو اضافی و هزینه بالا.
②. هنگامی که جریان خروجی زیاد است، راندمان بالا است.
③. در مقایسه با دیودها، قابلیت اطمینان آنها پایین است.
در کاربردهای عملی، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است، ماسفت SSR یکسوسازی سنکرون معمولاً از انتهای بالا به انتهای پایین منتقل می شود تا رانندگی را تسهیل کند.
ویژگی های ماسفت پیشرفته SSR یکسوسازی همزمان:
①. به درایو بوت استرپ یا درایو شناور نیاز دارد که هزینه بر است.
②. EMI خوب
ویژگی های یکسوسازی همزمان SSR MOSFET که در انتهای پایین قرار گرفته است:
① درایو مستقیم، درایو ساده و کم هزینه.
②. EMI ضعیف.
3. کنترل جانبی اولیه (اولیه) و کنترل جانبی ثانویه (ثانویه).
کنترل کننده اصلی PWM در سمت اصلی (اولیه) قرار می گیرد. به این ساختار کنترل جانبی اولیه (اولیه) می گویند. به منظور بهبود دقت ولتاژ خروجی، نرخ تنظیم بار و نرخ تنظیم خطی، کنترل سمت اولیه (اولیه) به یک اپتوکوپلر خارجی و TL431 نیاز دارد تا یک پیوند بازخورد را تشکیل دهد. پهنای باند سیستم کم است و سرعت پاسخگویی پایین است.
اگر کنترل کننده اصلی PWM در سمت ثانویه (ثانویه) قرار گیرد، می توان اپتوکوپلر و TL431 را جدا کرد و ولتاژ خروجی را می توان مستقیماً کنترل و با پاسخ سریع تنظیم کرد. این ساختار را کنترل ثانویه (ثانویه) می نامند.
ویژگی های کنترل جانبی اولیه (اولیه):
①. Optocoupler و TL431 مورد نیاز است و سرعت پاسخ پایین است.
②. سرعت حفاظت از خروجی پایین است.
③. در CCM حالت پیوسته تصحیح همزمان، سمت ثانویه (ثانویه) به سیگنال همگام سازی نیاز دارد.
ویژگی های کنترل ثانویه (ثانویه):
①. خروجی به طور مستقیم شناسایی می شود، هیچ اپتوکوپلر و TL431 مورد نیاز نیست، سرعت پاسخ سریع است و سرعت حفاظت خروجی سریع است.
②. ماسفت تصحیح همزمان جانبی ثانویه (ثانویه) مستقیماً بدون نیاز به سیگنال های همگام سازی هدایت می شود. دستگاه های اضافی مانند ترانسفورماتورهای پالس، کوپلینگ های مغناطیسی یا کوپلرهای خازنی برای انتقال سیگنال های محرکه ماسفت ولتاژ بالا سمت اولیه (اولیه) مورد نیاز است.
③. سمت اولیه (اولیه) به مدار راه اندازی نیاز دارد یا طرف ثانویه (ثانویه) منبع تغذیه کمکی برای راه اندازی دارد.
4. حالت CCM پیوسته یا حالت DCM ناپیوسته
مبدل فلای بک می تواند در حالت CCM پیوسته یا حالت DCM ناپیوسته کار کند. اگر جریان در سیم پیچ ثانویه (ثانویه) در پایان یک سیکل سوئیچینگ به 0 برسد، به آن حالت DCM ناپیوسته می گویند. اگر جریان سیم پیچ ثانویه (ثانویه) در پایان یک چرخه سوئیچینگ 0 نباشد، همانطور که در شکل 8 و 9 نشان داده شده است، حالت CCM پیوسته نامیده می شود.
از شکل 8 و شکل 9 می توان دریافت که حالت های کاری SSR یکسوسازی سنکرون در حالت های عملکردی مختلف مبدل فلای بک متفاوت است و این بدان معناست که روش های کنترل SSR یکسوسازی سنکرون نیز متفاوت خواهد بود.
اگر زمان مرده نادیده گرفته شود، هنگام کار در حالت CCM پیوسته، SSR اصلاح همزمان دو حالت دارد:
①. MOSFET ولتاژ بالا سمت اولیه (اولیه) روشن است و MOSFET یکسو کننده همزمان سمت ثانویه (ثانویه) خاموش است.
②. ماسفت ولتاژ بالا سمت اولیه (اولیه) خاموش است و ماسفت یکسو کننده همزمان سمت ثانویه (ثانویه) روشن است.
به طور مشابه، اگر زمان مرده نادیده گرفته شود، SSR اصلاح همزمان دارای سه حالت در هنگام کار در حالت DCM ناپیوسته است:
①. MOSFET ولتاژ بالا سمت اولیه (اولیه) روشن است و MOSFET یکسو کننده همزمان سمت ثانویه (ثانویه) خاموش است.
②. MOSFET ولتاژ بالا سمت اولیه (اولیه) خاموش است و MOSFET یکسو کننده همزمان سمت ثانویه (ثانویه) روشن است.
③. ماسفت ولتاژ بالا سمت اولیه (اولیه) خاموش است و ماسفت یکسوسازی سنکرون سمت ثانویه (ثانویه) خاموش است.
5. یکسوسازی همزمان جانبی ثانویه (ثانویه) SSR در حالت CCM پیوسته
اگر مبدل فلای بک شارژ سریع در حالت CCM پیوسته کار کند، روش کنترل سمت اولیه (اولیه)، MOSFET اصلاح همزمان سمت ثانویه (ثانویه) به سیگنال همگام سازی از سمت اصلی (اولیه) برای کنترل خاموش شدن نیاز دارد.
معمولاً از دو روش زیر برای به دست آوردن سیگنال درایو سنکرون سمت ثانویه (ثانویه) استفاده می شود:
(1) به طور مستقیم از سیم پیچ ثانویه (ثانویه) همانطور که در شکل 10 نشان داده شده است استفاده کنید.
(2) همانطور که در شکل 12 نشان داده شده است، از اجزای جداسازی اضافی مانند ترانسفورماتورهای پالس برای انتقال سیگنال درایو سنکرون از سمت اولیه (اولیه) به سمت ثانویه (ثانویه) استفاده کنید.
با استفاده مستقیم از سیم پیچ ثانویه (ثانویه) برای به دست آوردن سیگنال درایو سنکرون، کنترل دقت سیگنال درایو سنکرون بسیار دشوار است و دستیابی به کارایی و قابلیت اطمینان بهینه دشوار است. برخی از شرکت ها حتی از کنترلرهای دیجیتال برای بهبود دقت کنترل استفاده می کنند، همانطور که در شکل 11 نشان داده شده است.
استفاده از ترانسفورماتور پالس برای به دست آوردن سیگنال های رانندگی سنکرون دارای دقت بالایی است، اما هزینه آن نسبتاً بالا است.
روش کنترل سمت ثانویه (ثانویه) معمولاً از ترانسفورماتور پالس یا روش کوپلینگ مغناطیسی برای انتقال سیگنال درایو سنکرون از سمت ثانویه (ثانویه) به سمت اولیه (اولیه) استفاده می کند، همانطور که در شکل 7.v نشان داده شده است.
6. یکسوسازی همزمان جانبی ثانویه (ثانویه) SSR در حالت DCM ناپیوسته
اگر مبدل فلای بک شارژ سریع در حالت DCM ناپیوسته کار کند. صرف نظر از روش کنترل سمت اولیه (اولیه) یا روش کنترل سمت ثانویه (ثانویه)، افت ولتاژ D و S MOSFET یکسوسازی سنکرون مستقیماً قابل تشخیص و کنترل است.
(1) روشن کردن ماسفت اصلاح همزمان
هنگامی که ولتاژ VDS ماسفت یکسو کننده سنکرون از مثبت به منفی تغییر می کند، دیود انگلی داخلی روشن می شود و پس از تأخیر مشخص، ماسفت یکسو کننده سنکرون روشن می شود، همانطور که در شکل 13 نشان داده شده است.
(2) خاموش کردن ماسفت اصلاح همزمان
پس از روشن شدن ماسفت اصلاح همزمان، VDS=-Io*Rdson. هنگامی که جریان سیم پیچ ثانویه (ثانویه) به 0 کاهش می یابد، یعنی زمانی که ولتاژ سیگنال تشخیص جریان VDS از منفی به 0 تغییر می کند، MOSFET یکسو کننده همزمان خاموش می شود، همانطور که در شکل 13 نشان داده شده است.
در کاربردهای عملی، MOSFET اصلاح همزمان قبل از اینکه جریان سیم پیچ ثانویه (ثانویه) به 0 برسد (VDS=0) خاموش می شود. مقادیر ولتاژ مرجع تشخیص جریان تعیین شده توسط تراشه های مختلف متفاوت است، مانند -20mV، -50mV، -100mV، -200mV و غیره.
ولتاژ مرجع تشخیص جریان سیستم ثابت است. هر چه مقدار مطلق ولتاژ مرجع تشخیص جریان بیشتر باشد، خطای تداخل کمتر و دقت بهتری دارد. با این حال، هنگامی که جریان بار خروجی Io کاهش می‌یابد، ماسفت یکسوسازی سنکرون با جریان خروجی بزرگ‌تری خاموش می‌شود و دیود انگلی داخلی آن برای مدت طولانی‌تری هدایت می‌کند، بنابراین بازده کاهش می‌یابد، همانطور که در شکل 14 نشان داده شده است.
علاوه بر این، اگر مقدار مطلق ولتاژ مرجع تشخیص جریان خیلی کوچک باشد. خطاها و تداخل سیستم ممکن است باعث شود که ماسفت تصحیح همزمان پس از تجاوز از 0 جریان سیم پیچ ثانویه (ثانویه) خاموش شود و در نتیجه جریان ورودی معکوس ایجاد شود و کارایی و قابلیت اطمینان سیستم را تحت تاثیر قرار دهد.
سیگنال های تشخیص جریان با دقت بالا می توانند کارایی و قابلیت اطمینان سیستم را بهبود بخشند، اما هزینه دستگاه افزایش می یابد. دقت سیگنال تشخیص جریان به عوامل زیر مرتبط است:
①. دقت و رانش دما ولتاژ مرجع تشخیص جریان؛
②. ولتاژ بایاس و ولتاژ افست، جریان بایاس و جریان افست، و رانش دمای تقویت کننده جریان.
③. دقت و رانش دما Rdson روی ولتاژ ماسفت اصلاح سنکرون.
علاوه بر این، از دیدگاه سیستم، می توان آن را از طریق کنترل دیجیتال، تغییر ولتاژ مرجع تشخیص جریان، و تغییر ولتاژ محرک MOSFET اصلاح همزمان بهبود بخشید.
هنگامی که جریان بار خروجی Io کاهش می یابد، اگر ولتاژ محرک ماسفت قدرت کاهش یابد، ولتاژ روشن شدن ماسفت مربوطه Rdson افزایش می یابد. همانطور که در شکل 15 نشان داده شده است، می توان از خاموش شدن زودهنگام ماسفت اصلاح سنکرون جلوگیری کرد، زمان هدایت دیود انگلی را کاهش داد و کارایی سیستم را بهبود بخشید.
از شکل 14 می توان دریافت که وقتی جریان بار خروجی Io کاهش می یابد، ولتاژ مرجع تشخیص جریان نیز کاهش می یابد. به این ترتیب، هنگامی که جریان خروجی Io زیاد باشد، از ولتاژ مرجع تشخیص جریان بالاتر برای بهبود دقت کنترل استفاده می شود. هنگامی که جریان خروجی Io کم است، از ولتاژ مرجع تشخیص جریان کمتر استفاده می شود. همچنین می تواند زمان هدایت ماسفت اصلاح همزمان را بهبود بخشد و کارایی سیستم را بهبود بخشد.
هنگامی که روش فوق را نمی توان برای بهبود استفاده کرد، دیودهای شاتکی نیز می توانند به صورت موازی در هر دو انتهای MOSFET یکسوسازی سنکرون متصل شوند. پس از اینکه ماسفت اصلاح همزمان از قبل خاموش شد، می توان یک دیود شاتکی خارجی را برای چرخش آزاد وصل کرد.
7. کنترل ثانویه (ثانویه) حالت ترکیبی CCM+DCM
در حال حاضر، اساساً دو راه حل متداول برای شارژ سریع تلفن همراه وجود دارد:
(1) کنترل سمت اصلی (اولیه) و حالت کار DCM. MOSFET اصلاح همزمان جانبی ثانویه (ثانویه) به سیگنال همگام سازی نیاز ندارد.
(2) کنترل ثانویه (ثانویه)، حالت عملیات مختلط CCM+DCM (زمانی که جریان بار خروجی کاهش می یابد، از CCM به DCM). MOSFET یکسوسازی همزمان جانبی ثانویه (ثانویه) مستقیماً هدایت می شود و اصول منطقی روشن و خاموش کردن آن در شکل 16 نشان داده شده است:
روشن کردن ماسفت یکسو کننده سنکرون: هنگامی که ولتاژ VDS ماسفت یکسو کننده سنکرون از مثبت به منفی تغییر می کند، دیود انگلی داخلی آن روشن می شود. پس از تأخیر مشخص، ماسفت اصلاح همزمان روشن می شود.
خاموش کردن ماسفت اصلاح همزمان:
① هنگامی که ولتاژ خروجی کمتر از مقدار تنظیم شده است، سیگنال ساعت همزمان برای کنترل خاموش شدن ماسفت و کار در حالت CCM استفاده می شود.
② هنگامی که ولتاژ خروجی بیشتر از مقدار تنظیم شده باشد، سیگنال ساعت سنکرون محافظت می شود و روش کار مانند حالت DCM است. سیگنال VDS=-Io*Rdson خاموش شدن ماسفت اصلاح همزمان را کنترل می کند.
اکنون، همه می دانند که ماسفت چه نقشی در کل QC شارژ سریع بازی می کند!
درباره اولوکی
تیم اصلی Olukey به مدت 20 سال بر روی قطعات متمرکز شده است و دفتر مرکزی آن در شنژن قرار دارد. کسب و کار اصلی: MOSFET، MCU، IGBT و دستگاه های دیگر. محصولات عامل اصلی WINSOK و Cmsemicon هستند. محصولات به طور گسترده ای در صنایع نظامی، کنترل صنعتی، انرژی های نو، محصولات پزشکی، 5G، اینترنت اشیاء، خانه های هوشمند و محصولات مختلف الکترونیک مصرفی استفاده می شوند. با تکیه بر مزایای نمایندگی عمومی اصلی جهانی، ما بر اساس بازار چین هستیم. ما از خدمات سودمند جامع خود برای معرفی انواع قطعات الکترونیکی پیشرفته و پیشرفته به مشتریان خود، کمک به تولیدکنندگان در تولید محصولات با کیفیت بالا و ارائه خدمات جامع استفاده می کنیم.
زمان ارسال: دسامبر-14-2023
