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2019.11.06 AC/DC

前言

提高AC/DC转换器效率的二次侧同步整流电路设计

前言

近年来,对AC/DC电源的效率要求越来越高(参考报道)。其中一种提高AC/DC转换器效率的方法是将二极管整流方式变为同步整流方式。在DC/DC转换器的案例中,通过采用同步整流方式可使效率显著提升已经是众所周知的事实。对于AC/DC转换器来说也是如此,如下图所示,很容易理解通过将二次侧的整流二极管变更为MOSFET,可大大降低这部分的损耗并提高效率。

在简单的比较示例中,如果二极管的IF为3A、VF为1V,则损耗为3W。将二极管替换为导通电阻10mΩ的MOSFET后,损耗用I2R计算得出0.09W,低于二极管的1/30。

那么,为什么目前仍然有很多AC/DC转换器还采用二极管整流方式呢?

例如,很多中等功率以下的AC/DC转换器采用PWM反激方式,并根据输入输出条件和变压器规格以连续模式工作。如果将这种方式简单地与同步整流方式组合的话,在连续模式工作时将无法正常控制,一次侧开关元件(MOSFET)和二次侧整流元件(MOSFET)将同时导通,可能会因直通电流((Flow-through Current))导致元件损坏。因此,会产生一些限制,比如增加防止同时导通的电路、采用不会以连续模式工作的准谐振方式、或使用时仅通过不连续模式工作等,存在一些无法简单地采用同步整流方式的课题。

然而,AC/DC转换器的效率改善是必须的,二极管等元器件的技术是有局限性的,所以,开发出了二次侧同步整流控制器。在这里将使用二次侧同步整流控制器ICBM1R001xxF系列,介绍将二极管整流的AC/DC转换器改为同步整流方式的设计案例。

计划介绍的内容如下:

  • 设计步骤
  • 设计条件
  • 控制器IC选型
  • 元器件选型
  • 电路工作调整
  • PCB布局
  • 特性评估

关键要点ト

・由于各国的严格规定,改善AC/DC转换器的效率已经是势在必行的事情。

・反激式AC/DC转换器采用二次侧同步整流方式存在着要避免直通/击穿状态等课题。

・已经开发出用来实现二次侧同步整流的控制器IC。

PWM方式反激式转换器设计手法