Olukey: Við skulum tala um hlutverk MOSFET í grunnarkitektúr hraðhleðslu

Grunnuppbygging aflgjafahraðhleðslaQC notar flugbak + aukahlið (einni) samstillt leiðréttingar SSR. Í samræmi við endurgjöf sýnatökuaðferðarinnar má skipta henni í: aðalhlið (aðal) reglugerð og aukahlið (einni) reglugerð; í samræmi við staðsetningu PWM stjórnandans. Það má skipta í: aðalhliðar (aðal) stjórn og aukahliðar (einni) stjórn. Svo virðist sem það hafi ekkert með MOSFET að gera. Svo,Ólukeyþarf að spyrja: Hvar er MOSFET falinn? Hvaða hlutverki gegndi það?

1. Aðlögun aðalhliðar (aðalhliðar) og aukahliðar (efri) aðlögun

Stöðugleiki úttaksspennunnar krefst endurgjafartengils til að senda breytingarnar sínar til PWM aðalstýringarinnar til að stilla breytingar á innspennu og úttaksálagi. Samkvæmt mismunandi endurgjöf sýnatökuaðferðum er hægt að skipta henni í aðalhlið (aðal) aðlögun og aukahlið (einni) aðlögun, eins og sýnt er á myndum 1 og 2.

Endurgjöf merki aðalhliðar (aðal) stjórnun er ekki tekið beint frá úttaksspennunni, heldur frá hjálparvindunni eða aðal aðalvindunni sem heldur ákveðnu hlutfalli við úttaksspennuna. Einkenni þess eru:

① Óbein endurgjöfaraðferð, léleg álagsstjórnunartíðni og léleg nákvæmni;

②. Einfalt og ódýrt;

③. Engin þörf á einangrunaroptocoupler.

Endurgjöf merki fyrir aukahliðar (einni) stjórnun er tekið beint frá úttaksspennu með því að nota optocoupler og TL431. Einkenni þess eru:

① Bein endurgjöf aðferð, góð álagsstjórnunarhraði, línuleg reglugerðarhraði og mikil nákvæmni;

②. Aðlögunarrásin er flókin og kostnaðarsöm;

③. Nauðsynlegt er að einangra optocoupler, sem hefur öldrunarvandamál með tímanum.

2. Aukahlið (einni) díóða leiðrétting ogMOSFETsamstillt leiðrétting SSR

Aukahliðin (einni hlið) bakslagsbreytisins notar venjulega díóðaleiðréttingu vegna mikils útgangsstraums hraðhleðslu. Sérstaklega fyrir beina hleðslu eða flasshleðslu er úttaksstraumurinn allt að 5A. Til þess að bæta skilvirkni er MOSFET notað í stað díóðunnar sem afriðlara, sem er kallaður auka (seinni) samstilltur SSR, eins og sýnt er á myndum 3 og 4.

Aukahlið (efri) MOSFET samstilltur leiðrétting

Einkenni efri hliðar (einni) díóðaleiðréttingar:

①. Einfalt, engin viðbótar drifstýring er nauðsynleg og kostnaðurinn er lítill;

② Þegar úttaksstraumurinn er stór er skilvirknin lítil;

③. Mikill áreiðanleiki.

Eiginleikar aukahliðar (einni) MOSFET samstilltur leiðréttingar:

①. Flókið, krefst viðbótar drifstýringar og hár kostnaður;

②. Þegar úttaksstraumurinn er stór er skilvirknin mikil;

③. Í samanburði við díóða er áreiðanleiki þeirra lítill.

Í hagnýtri notkun er MOSFET samstilltu leiðréttingar SSR venjulega færður frá háa endanum yfir í lága enda til að auðvelda akstur, eins og sýnt er á mynd 5.

Eiginleikar hágæða MOSFET samstilltra leiðréttingar SSR:

①. Það krefst bootstrap drif eða fljótandi drif, sem er kostnaðarsamt;

②. Góð EMI.

Eiginleikar samstilltar leiðréttingar SSR MOSFET settur í lægsta enda:

① Beinn akstur, einfaldur akstur og litlum tilkostnaði;

②. Lélegt EMI.

3. Aðalhlið (aðal) stjórnun og aukahlið (einni) stjórnun

PWM aðalstýringin er sett á aðalhliðina (aðal). Þessi uppbygging er kölluð aðalhliðar (aðal) stjórnun. Til þess að bæta nákvæmni úttaksspennu, álagsstjórnunarhraða og línulegs stjórnunarhraða, krefst aðalhliðar (aðal) stjórnun utanaðkomandi optocoupler og TL431 til að mynda endurgjöf tengi. Bandbreidd kerfisins er lítil og svarhraði er hægur.

Ef PWM aðalstýringin er sett á aukahliðina (einni hlið) er hægt að fjarlægja optocoupler og TL431 og hægt er að stjórna útgangsspennunni beint og stilla með hröðum viðbrögðum. Þessi uppbygging er kölluð aukastjórn (e. secondary control).

Eiginleikar aðalhliðar (aðal) stjórnunar:

①. Optocoupler og TL431 eru nauðsynlegar og viðbragðshraðinn er hægur;

②. Hraði framleiðsluverndar er hægur.

③. Í samstilltri leiðréttingarstillingu CCM, þarf aukahliðin (einni hlið) samstillingarmerkis.

Eiginleikar efri (efri) stýringar:

①. Úttakið er greint beint, engin optocoupler og TL431 er þörf, viðbragðshraðinn er hraður og úttaksvörnin er hröð;

②. Önnur hlið (einni) samstilltur leiðréttingar MOSFET er beint ekið án þess að þörf sé á samstillingarmerkjum; viðbótartæki eins og púlsspennir, segultengi eða rafrýmd tengi eru nauðsynleg til að senda akstursmerki aðalhliðar (aðal) háspennu MOSFET.

③. Aðalhliðin (aðalhliðin) þarf ræsingarrás, eða aukahliðin (einni hliðin) hefur aukaaflgjafa til að ræsa.

4. Stöðug CCM ham eða ósamfelld DCM ham

Flyback breytirinn getur starfað í samfelldri CCM ham eða ósamfelldri DCM ham. Ef straumurinn í aukavindunni nær 0 í lok skiptilotu er það kallað ósamfelld DCM ham. Ef straumur aukavindunnar er ekki 0 í lok skiptingarlotu er það kallað samfelld CCM ham, eins og sýnt er á myndum 8 og 9.

Það má sjá á mynd 8 og mynd 9 að vinnuástand samstilltu leiðréttingar SSR eru mismunandi í mismunandi vinnsluhamum bakslagsbreytisins, sem þýðir einnig að stjórnunaraðferðir samstillingar SSR verða einnig mismunandi.

Ef dauðatíminn er hunsaður, þegar unnið er í samfelldri CCM ham, hefur samstilltur leiðréttingar SSR tvö ástand:

①. Kveikt er á aðalhliðinni (aðal) háspennu MOSFET og slökkt er á aukahliðinni (einni) samstilltur leiðréttingar MOSFET;

②. Slökkt er á aðalhliðinni (aðal) háspennu MOSFET og kveikt er á samhliða (einni) samstillingar MOSFET.

Á sama hátt, ef dauði tíminn er hunsaður, hefur samstilltur leiðréttingar-SSR þrjú ástand þegar hann starfar í ósamfelldri DCM-ham:

①. Kveikt er á aðalhliðinni (aðal) háspennu MOSFET og slökkt er á aukahliðinni (einni) samstilltur leiðréttingar MOSFET;

②. Slökkt er á aðalhliðinni (aðal) háspennu MOSFET og kveikt er á aukahliðinni (einni) samstilltur leiðréttingar MOSFET;

③. Slökkt er á aðalhliðinni (aðal) háspennu MOSFET og slökkt er á aukahliðinni (einni) samstilltur leiðréttingar MOSFET.

5. Aukahlið (efri) samstillt leiðrétting SSR í samfelldri CCM ham

Ef hraðhleðsla flugbaksbreytirinn starfar í samfelldri CCM-stillingu, þá þarf aðalhliðar (aðal) stýriaðferðin, aukahliðin (einni) samstilltur MOSFET samstillingarmerki frá aðalhliðinni (aðal) til að stjórna lokuninni.

Eftirfarandi tvær aðferðir eru venjulega notaðar til að fá samstillt akstursmerki aukahliðarinnar (einni hlið):

(1) Notaðu aukavinduna beint, eins og sýnt er á mynd 10;

(2) Notaðu viðbótareinangrunaríhluti eins og púlsspenna til að senda samstillt drifmerki frá aðalhliðinni (aðalhliðinni) yfir á aukahliðina (aðalhliðina), eins og sýnt er á mynd 12.

Með því að nota aukavinduna beint til að fá samstillt drifmerki er mjög erfitt að stjórna nákvæmni samstilltu drifmerkisins og það er erfitt að ná hámarks skilvirkni og áreiðanleika. Sum fyrirtæki nota jafnvel stafræna stýringar til að bæta stjórnunarnákvæmni, eins og sýnt er á mynd 11 Sýna.

Notkun púlsspenni til að fá samstillt akstursmerki hefur mikla nákvæmni, en kostnaðurinn er tiltölulega hár.

Aukahliðar (einni) stýriaðferðin notar venjulega púlsspenni eða segultengingaraðferð til að senda samstillt drifmerkið frá aukahliðinni (aðalhliðinni) til aðalhliðarinnar (aðalhliðarinnar), eins og sýnt er á mynd 7.v

Notaðu aukavinduna beint til að fá samstillt drifmerki

Notaðu aukavinduna beint til að fá samstillt drifmerki + stafræna stjórn

6. Aukahlið (einni) samstilltur SSR í ósamfelldri DCM ham

Ef hraðhleðslu bakslagsbreytirinn virkar í ósamfelldri DCM ham. Burtséð frá aðalhliðarstýringaraðferðinni (aðalhliðar) eða aukahliðarstýringaraðferðinni (annarhliðar) er hægt að greina og stjórna D og S spennufall samstilltu leiðréttingar MOSFET beint.

(1) Kveikja á samstilltu leiðréttingar MOSFET

Þegar spenna VDS samstillingar MOSFET breytist úr jákvæðu í neikvætt, kviknar á innri sníkjudíóða, og eftir ákveðna seinkun kviknar á samstilltu leiðréttingar MOSFET, eins og sýnt er á mynd 13.

(2) Að slökkva á samstilltu leiðréttingar MOSFET

Eftir að kveikt er á samstillingu MOSFET, VDS=-Io*Rdson. Þegar efri (einni) vindastraumurinn minnkar í 0, það er þegar spenna straumskynjunarmerkisins VDS breytist úr mínus í 0, slokknar á samstilltu leiðréttingar-MOSFET, eins og sýnt er á mynd 13.

Kveikt og slökkt á samstilltri leiðréttingu MOSFET í ósamfelldri DCM ham

Í hagnýtum forritum slokknar á samstilltu leiðréttingar-MOSFET áður en annar (efri) vindastraumurinn nær 0 (VDS=0). Núverandi viðmiðunarspennugildi sem stillt eru af mismunandi flísum eru mismunandi, svo sem -20mV, -50mV, -100mV, -200mV, osfrv.

Straumskynjunarviðmiðunarspenna kerfisins er föst. Því hærra sem algildi viðmiðunarspennu straumskynjunar er, því minni truflunarvillan og því betri er nákvæmnin. Hins vegar, þegar úttakshleðslustraumurinn Io minnkar, mun samstilltur leiðréttingar-MOSFET slökkva á meiri útgangsstraumi og innri sníkjudíóða hans mun leiða í lengri tíma, þannig að skilvirkni minnkar, eins og sýnt er á mynd 14.

Straumskynjun viðmiðunarspennu og samstilltur leiðréttingar MOSFET slökkvitími

Að auki, ef algildi núverandi uppgötvunarviðmiðunarspennu er of lítið. Kerfisvillur og truflanir geta valdið því að samstilltur leiðréttingar-MOSFET slekkur á sér eftir að annar (einni) vindastraumurinn fer yfir 0, sem leiðir til öfugs innstreymisstraums, sem hefur áhrif á skilvirkni og áreiðanleika kerfisins.

Straumskynjunarmerki með mikilli nákvæmni geta bætt skilvirkni og áreiðanleika kerfisins, en kostnaður við tækið mun aukast. Nákvæmni núverandi uppgötvunarmerkis tengist eftirfarandi þáttum:
①. Nákvæmni og hitastig viðmiðunarspennu núverandi uppgötvunar;
②. Forspenna og mótspenna, hlutstraumur og mótstraumur og hitastig straummagnarans;
③. Nákvæmni og hitastig á rafspennu Rdson samstillingar MOSFET.

Að auki, frá sjónarhóli kerfisins, er hægt að bæta það með stafrænni stjórn, breyta viðmiðunarspennu straumskynjunar og breyta samstilltri leiðréttingu MOSFET akstursspennu.

Þegar úttakshleðslustraumurinn Io minnkar, ef drifspenna afl MOSFET lækkar, eykst samsvarandi MOSFET kveikjuspenna Rdson. Eins og sýnt er á mynd 15 er hægt að forðast snemmbúna lokun á samstilltu leiðréttingar MOSFET, draga úr leiðnitíma sníkjudíóða og bæta skilvirkni kerfisins.

Að draga úr akstursspennu VGS og slökkva á samstilltu leiðréttingar MOSFET

Það má sjá á mynd 14 að þegar úttakshleðslustraumurinn Io minnkar þá lækkar straumskynjunarviðmiðunarspennan einnig. Á þennan hátt, þegar úttaksstraumurinn Io er stór, er hærri straumskynjunarviðmiðunarspenna notuð til að bæta stýrinákvæmni; þegar útgangsstraumurinn Io er lágur er lægri straumskynjunarviðmiðunarspenna notuð. Það getur einnig bætt leiðnitíma samstilltu leiðréttingar MOSFET og bætt skilvirkni kerfisins.

Þegar ekki er hægt að nota ofangreinda aðferð til úrbóta, er einnig hægt að tengja Schottky díóða samhliða á báðum endum samstilltu leiðréttingar MOSFET. Eftir að slökkt hefur verið á samstillingu MOSFET fyrirfram er hægt að tengja utanaðkomandi Schottky díóða til að hjóla.

7. Secondary (efri) stjórna CCM+DCM blendinghamur

Eins og er eru í grundvallaratriðum tvær algengar lausnir fyrir hraðhleðslu farsíma:

(1) Aðalhliðarstýring (aðal) og DCM vinnuhamur. Aukahlið (einni) samstillt leiðrétting MOSFET þarf ekki samstillingarmerki.

(2) Secondary (efri) stýring, CCM+DCM blandaður rekstrarhamur (þegar úttakshleðslustraumurinn minnkar, frá CCM í DCM). Önnur hlið (einni) samstilltur leiðréttingar MOSFET er beint knúinn, og kveikja og slökkva rökfræði meginreglur hans eru sýndar á mynd 16:

Kveikt á samstilltu leiðréttingar MOSFET: Þegar spenna VDS á samstilltu leiðréttingar MOSFET breytist úr jákvæðu í neikvætt kviknar á innri sníkjudíóða hans. Eftir ákveðna töf kviknar á samstilltu leiðréttingar MOSFET.

Slökkt á samstilltu leiðréttingar MOSFET:

① Þegar úttaksspennan er minni en stillt gildi er samstillt klukkumerkið notað til að stjórna slökkt á MOSFET og vinna í CCM ham.

② Þegar úttaksspennan er hærri en stillt gildi er samstillt klukkumerkið varið og vinnuaðferðin er sú sama og DCM hamurinn. VDS=-Io*Rdson merkið stjórnar lokun á samstilltu leiðréttingar MOSFET.

Auka hlið (einni hlið) stjórnar samstilltri leiðréttingu MOSFET slökkva

Nú vita allir hvaða hlutverki MOSFET gegnir í öllu QC hraðhleðslunni!

Um Olukey

Kjarnateymi Olukey hefur einbeitt sér að íhlutum í 20 ár og er með höfuðstöðvar í Shenzhen. Aðalviðskipti: MOSFET, MCU, IGBT og önnur tæki. Helstu umboðsvörur eru WINSOK og Cmsemicon. Vörur eru mikið notaðar í hernaðariðnaði, iðnaðarstýringu, nýrri orku, lækningavörum, 5G, Internet of Things, snjallheimilum og ýmsum rafeindavörum fyrir neytendur. Með því að treysta á kosti hins upprunalega alþjóðlega almenna umboðsmanns erum við byggð á kínverska markaðnum. Við notum alhliða hagstæða þjónustu okkar til að kynna ýmsa hátækni rafeindaíhluti fyrir viðskiptavini okkar, aðstoða framleiðendur við að framleiða hágæða vörur og veita alhliða þjónustu.