Olukey: Pag-usapan natin ang papel ng MOSFET sa pangunahing arkitektura ng mabilis na pagsingil

Ang pangunahing istraktura ng supply ng kuryente ngmabilis na pag-chargeGumagamit ang QC ng flyback + pangalawang bahagi (pangalawang) kasabay na pagwawasto ng SSR. Para sa mga flyback converter, ayon sa paraan ng feedback sampling, maaari itong nahahati sa: pangunahing bahagi (pangunahing) regulasyon at pangalawang panig (pangalawang) regulasyon; ayon sa lokasyon ng PWM controller. Maaari itong nahahati sa: pangunahing panig (pangunahing) kontrol at pangalawang panig (pangalawang) kontrol. Parang walang kinalaman sa MOSFET. Kaya,Olukeykailangang itanong: Saan nakatago ang MOSFET? Anong papel ang ginampanan nito?

1. Pangunahing bahagi (pangunahing) pagsasaayos at pangalawang bahagi (pangalawang) pagsasaayos

Ang katatagan ng boltahe ng output ay nangangailangan ng link ng feedback upang ipadala ang nagbabagong impormasyon nito sa pangunahing controller ng PWM upang ayusin ang mga pagbabago sa boltahe ng input at pagkarga ng output. Ayon sa iba't ibang paraan ng sampling ng feedback, maaari itong nahahati sa pangunahing bahagi (pangunahing) pagsasaayos at pangalawang panig (pangalawang) pagsasaayos, tulad ng ipinapakita sa Mga Figure 1 at 2.

Pangalawang bahagi (pangalawang) pagwawasto ng diode

Ang SSR synchronous rectification MOSFET ay inilalagay sa ibaba

Ang feedback signal ng pangunahing panig (pangunahing) regulasyon ay hindi kinuha nang direkta mula sa output boltahe, ngunit mula sa auxiliary winding o ang pangunahing pangunahing paikot-ikot na nagpapanatili ng isang tiyak na proporsyonal na relasyon sa output boltahe. Ang mga katangian nito ay:

① Hindi direktang paraan ng feedback, mahinang rate ng regulasyon ng pagkarga at mahinang katumpakan;

②. Simple at mababang gastos;

③. Hindi na kailangan ng isolation optocoupler.

Ang feedback signal para sa pangalawang panig (pangalawang) regulasyon ay direktang kinuha mula sa output boltahe gamit ang isang optocoupler at TL431. Ang mga katangian nito ay:

① Direktang paraan ng feedback, mahusay na rate ng regulasyon ng pagkarga, linear regulation rate, at mataas na katumpakan;

②. Ang adjustment circuit ay kumplikado at magastos;

③. Kinakailangang ihiwalay ang optocoupler, na may mga problema sa pagtanda sa paglipas ng panahon.

2. Pangalawang bahagi (pangalawang) diode rectification atMOSFETsabaysabay na pagwawasto SSR

Ang pangalawang bahagi (pangalawang) ng flyback converter ay karaniwang gumagamit ng diode rectification dahil sa malaking output current ng mabilis na pagsingil. Lalo na para sa direct charging o flash charging, ang output current ay kasing taas ng 5A. Upang mapabuti ang kahusayan, ginagamit ang MOSFET sa halip na ang diode bilang rectifier, na tinatawag na pangalawang (pangalawang) kasabay na pagwawasto ng SSR, tulad ng ipinapakita sa Mga Figure 3 at 4.

Pangalawang bahagi (pangalawang) MOSFET kasabay na pagwawasto

Mga katangian ng pangalawang bahagi (pangalawang) pagwawasto ng diode:

①. Simple, walang karagdagang drive controller ay kinakailangan, at ang gastos ay mababa;

② Kapag malaki ang output current, mababa ang kahusayan;

③. Mataas na pagiging maaasahan.

Mga tampok ng pangalawang bahagi (pangalawang) kasabay na pagwawasto ng MOSFET:

①. Kumplikado, nangangailangan ng karagdagang drive controller at mataas na gastos;

②. Kapag ang output kasalukuyang ay malaki, ang kahusayan ay mataas;

③. Kung ikukumpara sa mga diode, mababa ang kanilang pagiging maaasahan.

Sa mga praktikal na aplikasyon, ang MOSFET ng synchronous rectification SSR ay karaniwang inililipat mula sa mataas na dulo hanggang sa mababang dulo upang mapadali ang pagmamaneho, tulad ng ipinapakita sa Figure 5.

Ang mga katangian ng high-end na MOSFET ng synchronous rectification SSR:

①. Nangangailangan ito ng bootstrap drive o floating drive, na magastos;

②. Magandang EMI.

Ang mga katangian ng kasabay na pagwawasto ng SSR MOSFET na inilagay sa mababang dulo:

① Direktang pagmamaneho, simpleng pagmamaneho at mababang gastos;

②. Kawawang EMI.

3. Pangunahing panig (pangunahing) kontrol at pangalawang panig (pangalawang) kontrol

Ang pangunahing controller ng PWM ay inilalagay sa pangunahing bahagi (pangunahing). Ang istrukturang ito ay tinatawag na pangunahing panig (pangunahing) kontrol. Upang mapahusay ang katumpakan ng output voltage, load regulation rate, at linear regulation rate, ang pangunahing bahagi (pangunahing) control ay nangangailangan ng panlabas na optocoupler at TL431 upang bumuo ng feedback link. Ang bandwidth ng system ay maliit at ang bilis ng pagtugon ay mabagal.

Kung ang pangunahing controller ng PWM ay inilagay sa pangalawang bahagi (pangalawang), ang optocoupler at TL431 ay maaaring alisin, at ang output boltahe ay maaaring direktang kontrolin at iakma sa mabilis na pagtugon. Ang istrukturang ito ay tinatawag na pangalawang (pangalawang) kontrol.

Mga tampok ng pangunahing panig (pangunahing) kontrol:

①. Kinakailangan ang Optocoupler at TL431, at ang bilis ng pagtugon ay mabagal;

②. Ang bilis ng proteksyon ng output ay mabagal.

③. Sa sabaysabay na rectification na tuloy-tuloy na mode CCM, ang pangalawang bahagi (pangalawang) ay nangangailangan ng isang synchronization signal.

Mga tampok ng pangalawang (pangalawang) kontrol:

①. Ang output ay direktang nakita, walang optocoupler at TL431 ang kailangan, ang bilis ng pagtugon ay mabilis, at ang bilis ng proteksyon ng output ay mabilis;

②. Ang pangalawang bahagi (pangalawang) kasabay na pagwawasto ng MOSFET ay direktang hinihimok nang hindi nangangailangan ng mga signal ng pag-synchronize; Ang mga karagdagang device tulad ng mga pulse transformer, magnetic coupling o capacitive coupler ay kinakailangan upang magpadala ng mga signal sa pagmamaneho ng pangunahing bahagi (pangunahing) mataas na boltahe na MOSFET.

③. Ang pangunahing bahagi (pangunahing) ay nangangailangan ng panimulang circuit, o ang pangalawang bahagi (pangalawang) ay may pantulong na suplay ng kuryente para sa pagsisimula.

4. Continuous CCM mode o discontinuous DCM mode

Ang flyback converter ay maaaring gumana sa tuloy-tuloy na CCM mode o discontinuous DCM mode. Kung ang kasalukuyang sa pangalawang (pangalawang) paikot-ikot ay umabot sa 0 sa dulo ng isang switching cycle, ito ay tinatawag na discontinuous DCM mode. Kung ang kasalukuyang ng pangalawang (pangalawang) paikot-ikot ay hindi 0 sa dulo ng isang switching cycle, ito ay tinatawag na tuloy-tuloy na CCM mode, tulad ng ipinapakita sa Figures 8 at 9.

Makikita mula sa Figure 8 at Figure 9 na ang working states ng synchronous rectification SSR ay iba sa iba't ibang operating mode ng flyback converter, na nangangahulugan din na ang mga control method ng synchronous rectification SSR ay magkakaiba din.

Kung ang patay na oras ay hindi pinansin, kapag nagtatrabaho sa tuluy-tuloy na CCM mode, ang kasabay na pagwawasto ng SSR ay may dalawang estado:

①. Ang pangunahing bahagi (pangunahing) mataas na boltahe na MOSFET ay naka-on, at ang pangalawang bahagi (pangalawang) sabaysabay na pagwawasto na MOSFET ay naka-off;

②. Ang pangunahing bahagi (pangunahing) mataas na boltahe na MOSFET ay naka-off, at ang pangalawang bahagi (pangalawang) kasabay na pagwawasto ng MOSFET ay naka-on.

Katulad nito, kung babalewalain ang patay na oras, ang kasabay na pagwawasto ng SSR ay may tatlong estado kapag tumatakbo sa discontinuous DCM mode:

①. Ang pangunahing bahagi (pangunahing) mataas na boltahe na MOSFET ay naka-on, at ang pangalawang bahagi (pangalawang) sabaysabay na pagwawasto na MOSFET ay naka-off;

②. Ang pangunahing bahagi (pangunahing) mataas na boltahe na MOSFET ay naka-off, at ang pangalawang bahagi (pangalawang) sabaysabay na pagwawasto na MOSFET ay naka-on;

③. Ang pangunahing bahagi (pangunahing) mataas na boltahe na MOSFET ay naka-off, at ang pangalawang bahagi (pangalawang) kasabay na pagwawasto ng MOSFET ay naka-off.

5. Pangalawang bahagi (pangalawang) sabaysabay na pagwawasto SSR sa tuloy-tuloy na CCM mode

Kung ang fast-charge flyback converter ay gumagana sa tuloy-tuloy na CCM mode, ang pangunahing bahagi (pangunahing) paraan ng kontrol, ang pangalawang bahagi (pangalawang) sabaysabay na pagwawasto na MOSFET ay nangangailangan ng signal ng pag-synchronize mula sa pangunahing bahagi (pangunahing) upang makontrol ang shutdown.

Ang sumusunod na dalawang paraan ay karaniwang ginagamit upang makuha ang kasabay na drive signal ng pangalawang bahagi (pangalawang):

(1) Direktang gamitin ang pangalawang (pangalawang) paikot-ikot, tulad ng ipinapakita sa Figure 10;

(2) Gumamit ng mga karagdagang bahagi ng paghihiwalay tulad ng mga transformer ng pulso upang ipadala ang kasabay na signal ng drive mula sa pangunahing bahagi (pangunahing) patungo sa pangalawang bahagi (pangalawa), tulad ng ipinapakita sa Figure 12.

Direktang gamit ang pangalawang (pangalawang) paikot-ikot upang makuha ang kasabay na signal ng drive, ang katumpakan ng kasabay na signal ng drive ay napakahirap kontrolin, at mahirap makamit ang na-optimize na kahusayan at pagiging maaasahan. Gumagamit pa nga ang ilang kumpanya ng mga digital controller para pahusayin ang katumpakan ng kontrol, tulad ng ipinapakita sa Figure 11 Show.

Ang paggamit ng pulse transpormer upang makakuha ng kasabay na mga signal sa pagmamaneho ay may mataas na katumpakan, ngunit ang gastos ay medyo mataas.

Ang pangalawang side (pangalawang) control method ay karaniwang gumagamit ng pulse transformer o magnetic coupling method para ipadala ang synchronous drive signal mula sa pangalawang side (secondary) papunta sa primary side (primary), tulad ng ipinapakita sa Figure 7.v

Direktang gamitin ang pangalawang (pangalawang) paikot-ikot upang makuha ang kasabay na signal ng drive

Direktang gamitin ang pangalawang (pangalawang) paikot-ikot upang makuha ang kasabay na drive signal + digital control

6. Pangalawang bahagi (pangalawang) kasabay na pagwawasto ng SSR sa discontinuous DCM mode

Kung gumagana ang fast charge flyback converter sa discontinuous DCM mode. Anuman ang pangunahing bahagi (pangunahing) paraan ng kontrol o ang pangalawang bahagi (pangalawang) paraan ng kontrol, ang D at S boltahe ay bumaba ng sabaysabay na pagwawasto ng MOSFET ay maaaring direktang matukoy at makontrol.

(1) Pag-on sa kasabay na pagwawasto ng MOSFET

Kapag ang boltahe ng VDS ng kasabay na pagwawasto ng MOSFET ay nagbabago mula sa positibo hanggang sa negatibo, ang panloob na parasitic diode ay bubukas, at pagkatapos ng isang tiyak na pagkaantala, ang kasabay na pagwawasto ng MOSFET ay bubukas, tulad ng ipinapakita sa Figure 13.

(2) Pag-off sa kasabay na pagwawasto ng MOSFET

Matapos i-on ang kasabay na pagwawasto na MOSFET, VDS=-Io*Rdson. Kapag ang pangalawang (pangalawang) winding current ay bumaba sa 0, iyon ay, kapag ang boltahe ng kasalukuyang detection signal VDS ay nagbabago mula sa negatibo sa 0, ang kasabay na pagwawasto ng MOSFET ay patayin, tulad ng ipinapakita sa Figure 13.

Ang pag-on at pag-off ng synchronous rectification MOSFET sa discontinuous DCM mode

Sa mga praktikal na aplikasyon, ang kasabay na pagwawasto ng MOSFET ay nag-o-off bago ang pangalawang (pangalawang) winding current ay umabot sa 0 (VDS=0). Ang kasalukuyang mga halaga ng boltahe ng reference sa pagtuklas na itinakda ng iba't ibang mga chip ay iba, tulad ng -20mV, -50mV, -100mV, -200mV, atbp.

Ang kasalukuyang detection reference boltahe ng system ay naayos na. Kung mas malaki ang ganap na halaga ng kasalukuyang boltahe ng sanggunian sa pagtuklas, mas maliit ang error sa interference at mas mahusay ang katumpakan. Gayunpaman, kapag bumaba ang output load current Io, ang kasabay na pagwawasto ng MOSFET ay magpapasara sa mas malaking output current, at ang panloob na parasitic diode nito ay magsasagawa ng mas mahabang panahon, kaya nababawasan ang kahusayan, tulad ng ipinapakita sa Figure 14.

Kasalukuyang sensing reference boltahe at kasabay na pagwawasto ng MOSFET turn-off time

Sa karagdagan, kung ang ganap na halaga ng kasalukuyang detection reference boltahe ay masyadong maliit. Ang mga error sa system at interference ay maaaring maging sanhi ng kasabay na pagwawasto ng MOSFET na mag-off pagkatapos na lumampas sa 0 ang pangalawang (pangalawang) winding current, na nagreresulta sa reverse inflow current, na nakakaapekto sa kahusayan at pagiging maaasahan ng system.

Maaaring mapabuti ng mga high-precision na kasalukuyang signal ng pagtuklas ang kahusayan at pagiging maaasahan ng system, ngunit tataas ang halaga ng device. Ang katumpakan ng kasalukuyang signal ng pagtuklas ay nauugnay sa mga sumusunod na salik:
①. Katumpakan at temperatura drift ng kasalukuyang detection reference boltahe;
②. Ang bias boltahe at offset boltahe, bias kasalukuyang at offset kasalukuyang, at temperatura drift ng kasalukuyang amplifier;
③. Ang katumpakan at temperatura drift ng on-voltage Rdson ng kasabay na pagwawasto ng MOSFET.

Bilang karagdagan, mula sa pananaw ng system, maaari itong mapabuti sa pamamagitan ng digital na kontrol, pagpapalit ng kasalukuyang boltahe ng reference sa pagtuklas, at pagbabago ng kasabay na pagwawasto ng MOSFET na boltahe sa pagmamaneho.

Kapag bumaba ang output load current Io, kung bumababa ang driving voltage ng power MOSFET, tataas ang katumbas na MOSFET turn-on voltage Rdson. Tulad ng ipinapakita sa Figure 15, posibleng maiwasan ang maagang pagsara ng kasabay na pagwawasto ng MOSFET, bawasan ang oras ng pagpapadaloy ng parasitic diode, at pagbutihin ang kahusayan ng system.

Pagbabawas ng boltahe sa pagmamaneho VGS at pag-off sa kasabay na pagwawasto ng MOSFET

Makikita mula sa Figure 14 na kapag bumababa ang output load current Io, bumababa rin ang current detection reference voltage. Sa ganitong paraan, kapag ang output kasalukuyang Io ay malaki, ang isang mas mataas na kasalukuyang detection reference boltahe ay ginagamit upang mapabuti ang kontrol katumpakan; kapag ang output kasalukuyang Io ay mababa, isang mas mababang kasalukuyang detection reference boltahe ay ginagamit. Maaari din nitong mapabuti ang oras ng pagpapadaloy ng kasabay na pagwawasto ng MOSFET at pagbutihin ang kahusayan ng system.

Kapag ang pamamaraan sa itaas ay hindi magagamit para sa pagpapabuti, ang Schottky diodes ay maaari ding konektado nang magkatulad sa magkabilang dulo ng kasabay na pagwawasto ng MOSFET. Matapos i-off nang maaga ang kasabay na pagwawasto ng MOSFET, maaaring ikonekta ang isang panlabas na Schottky diode para sa freewheeling.

7. Pangalawa (pangalawang) control CCM+DCM hybrid mode

Sa kasalukuyan, mayroong karaniwang dalawang karaniwang ginagamit na solusyon para sa mabilis na pagsingil ng mobile phone:

(1) Pangunahing bahagi (pangunahing) kontrol at DCM working mode. Ang pangalawang bahagi (pangalawang) kasabay na pagwawasto ay hindi nangangailangan ng MOSFET ng signal ng pag-synchronize.

(2) Pangalawang (pangalawang) kontrol, CCM+DCM mixed operating mode (kapag bumaba ang output load current, mula CCM hanggang DCM). Ang pangalawang bahagi (pangalawang) kasabay na pagwawasto ng MOSFET ay direktang hinihimok, at ang turn-on at turn-off na mga prinsipyo ng lohika nito ay ipinapakita sa Figure 16:

Pag-on sa kasabay na pagwawasto MOSFET: Kapag ang boltahe ng VDS ng kasabay na pagwawasto MOSFET ay nagbago mula sa positibo patungo sa negatibo, ang panloob na parasitic diode nito ay bubukas. Pagkatapos ng isang tiyak na pagkaantala, mag-o-on ang kasabay na pagwawasto na MOSFET.

I-off ang kasabay na pagwawasto na MOSFET:

① Kapag ang output boltahe ay mas mababa sa itinakdang halaga, ang kasabay na signal ng orasan ay ginagamit upang kontrolin ang turn-off ng MOSFET at gumana sa CCM mode.

② Kapag ang output boltahe ay mas malaki kaysa sa itinakdang halaga, ang kasabay na signal ng orasan ay may proteksiyon at ang paraan ng pagtatrabaho ay pareho sa DCM mode. Kinokontrol ng signal ng VDS=-Io*Rdson ang pagsara ng kasabay na pagwawasto ng MOSFET.

Kinokontrol ng pangalawang bahagi (pangalawang) ang sabaysabay na pagwawasto ng MOSFET turn-off

Ngayon, alam na ng lahat kung ano ang papel ng MOSFET sa buong fast charging QC!

Tungkol kay Olukey

Ang pangunahing koponan ng Olukey ay nakatuon sa mga bahagi sa loob ng 20 taon at naka-headquarter sa Shenzhen. Pangunahing negosyo: MOSFET, MCU, IGBT at iba pang device. Ang pangunahing produkto ng ahente ay WINSOK at Cmsemicon. Ang mga produkto ay malawakang ginagamit sa industriya ng militar, kontrol sa industriya, bagong enerhiya, mga produktong medikal, 5G, Internet of Things, mga matalinong tahanan, at iba't ibang mga produktong pang-consumer electronics. Umaasa sa mga pakinabang ng orihinal na pandaigdigang pangkalahatang ahente, kami ay batay sa merkado ng Tsino. Ginagamit namin ang aming komprehensibong kapaki-pakinabang na mga serbisyo upang ipakilala ang iba't ibang advanced na high-tech na electronic component sa aming mga customer, tulungan ang mga manufacturer sa paggawa ng mga de-kalidad na produkto at magbigay ng mga komprehensibong serbisyo.