【经验】提高AC/DC转换器效率的二次侧同步整流电路设计之二极管整流和同步整流的效率比较

2020-04-17 ROHM
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本文是ROHM系列文章“提高AC/DC转换器效率的二次侧同步整流电路设计”中的其中一篇,主要介绍二极管整流和同步整流的效率比较。


本文中给出了一组数据,是二次侧替换前的二极管整流方式AC/DC转换器和将二次侧替换为二次侧同步整流用电源IC BM1R00147F之后的AC/DC转换器的效率比较数据。


二次侧二极管整流方式AC/DC转换器和二次侧同步整流方式AC/DC转换器的效率比较

本文中给出使用替换前的二次侧二极管整流方式、替换为BM1R00147F后的高边型和低边型共3种评估板实测效率得出的结果。测试条件为输入电压400VDC、输出电压5VDC、输出电流0~10A。


左图为输出电流(Iout)整个范围的效率。橙色曲线是替换前的二极管整流方式的效率。蓝色和红色为替换为同步整流方式后的效率,蓝色为低边型,红色为高边型。由于两者的效率几乎同等,所以高边型的红色曲线隐藏在低边型的蓝色曲线后面。从图中还可以看出橙色的二极管整流方式的效率较差,右侧是将纵轴放大后的图。


结果表明,在最大负载10A条件下,替换前的二次侧二极管整流方式的效率为77.3%,替换后为81.3%(低边)和81.6%(高边),效率提高了4%。


该效率差主要是二次侧整流二极管和替换后的MOSFET的损耗差。二次侧整流二极管通常使用FRD(快速恢复二极管)和SBD(肖特基势垒二极管)等。案例中的电源所使用的这些二极管的VF通常为0.5A~1V左右,因此根据简单的传导损耗公式VF×Iout,假设VF为1V,计算当Iout=10A时的损耗,得出10W的传导损耗。而用于替换的MOSFET的传导损耗Ron×Iout2,在Ron=4mΩ(根据MOSFET规格)时仅为0.4W,是二极管的1/25。


当然,实际的效率必须考虑开关损耗等其他损耗因素,因此不会这样简单地比较,但二次侧整流元件的损耗是主要损耗,这一点是可以理解的。所以可以说,在无法显著改善二极管自身VF特性的情况下,改为二次侧同步整流方式是大幅改善二次侧二极管整流方式AC/DC转换器效率的有效选择。


下面给出所用评估板的电路图和部件表作为参考。请注意,这里提到的效率仅是该评估中的结果,效率可能会因所使用部件的特性波动和PCB布局等的不同而有所变动。



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目录- 一次电源综合解决方案    一次电源产品矩阵    AC/DC转换器产品开发方针    各类电源方式的产品概要    各类产品的特点和产品阵容    第3代沟槽结构SiC MOSFET    第3代SiC肖特基势垒二极管    第2代超级结MOSFET(600V、650V)    第4代快速恢复二极管RFS/RFL系列    第3代快速恢复二极管RFNL7RFV系列    齐纳二极管    分流电阻器    高可靠性电阻器   

型号- BD7673AG,BD768XFJ,UDZGVTE-1713B,RFV12TG6S,BM2P141W,R6009JND3,BM1P105FJ,BM2P141X,KN 系列,R6507KNJ,BM2P249TF,R6025JNZ,PDZV,UDZFVFHTE-173.9B,UDZGVFHTE-173.9B,R6025JNX,UDZFVTE-178.2B,R6507KNX,UDZFVTE-177.5B,UDZGVFHTE-1718B,UDZFVTE-176.8B,SDR,BM2P131E,MCR01,SCT3022AL,BM2P104QF,UDZGVTE-1724B,MCR03,SCS306AHG,UDZGVTE-1712B,R6509KND3,SDZ,GMR,UDZGVTE-1736B,UDZGVFHTE-176.2B,R6047KNZ4,SCT3120AL,RFS20TJ6S,BM1PXXBFJ,BM2PA15,EDZV,UDZGVTE-1711B,PML50,SCT2280KE,BM2P137QK,R6009ENX,SCS210KGHR,BM1R001XXF,KTR25,SCS240AE2HR,UCR01,UCR03,BM2P131X,BM2P131W,UDZFVFHTE-176.2B,R6003KND3,BM1QXXX,R6009ENJ,SCT3080KL,SCS312AM,SFR,UDZGVFHTE-1716B,UDZGVTE-1722B,BM2P011,UDZGVTE-1710B,R6024KNZ4,BM2P139TF,RFV5BM6S,UCR18,BM2P016,R6547KNZ4,SCS240AE2,BM2P014,BM2P015,BM2P012,UCR10,BM2P013,BM1P101,SCT2750NY,R6070JNZ4,UDZGVFHTE-174.7B,UDZFVFHTE-174.7B,BM2P0361,BZX84B,BM1PXXCFJ,BZX84C,BM2PA35,RFNL10TJ6S,UDZGVTE-1733B,BM2P134E,BM1C102,BM1C101,UDZFVTE-1716B,AC/DC系列,R6511KND3,UDZGVTE-174.3B,SCS210AGHR,BM2P121W,BM2P134EF,BM1P107FJ,BM2P121X,BM2P012T,R6004KNX,UDZGVTE-173.6B,BM1P062FJ,BM2P137TKF,SCT2160KE,R6004JNJ,BD7672BG,R6030JNZ4,RFV,R6524ENZ,R6524ENX,UDZFVTE-1715B,UDZGVTE-1720B,UDZFVTE-1727B,UDZGVTE-175.1B,BM1Q001FJ,BM2P101GK,UDZGVFHTE-1715B,R6515KNX1,R6524ENJ,SCS210KE2,BM2P134Q,BM2P0141,UDZGVFHTE-1727B,R6011ENX,R6015KNX,R6015KNZ,RFVS8TG6S,RFNL10TJ6S*3,BM2P129TF,PML10,UDZFVTE-1718B,MCR10,BM1051F,BM2P133EK,UDZGVFHTE-175.6B,UCR006,UDZGVFHTE-1736B,UDZFVFHTE-175.1B,UDZGVFHTE-1724B,UDZGVFHTE-1712B,BM1P061FJ,BM2P014T,BMXFJ,BM2P0391,R6035ENZ4,UDZFVTE-179.1B,BM2P0151,PML18,R6020ENZ4,R6004KNJ,R6576KNZ4,BM2P101E,MCR25,SCS215AM,SCS215AG,UDZGVTE-1730B,BM1Q002FJ,BM2SCQ124T-LB,RFS30TZ6S,SCS215AE,UDZFVFHTE-173.6B,R6015KNJ,UDZFVFHTE-174.3B,UDZGVFHTE-1713B,R6011ENJ,BM1PXXX,BM2P0161,SCS220AGHR,RFL60TZ6S,MCR18,BM1050AF,BM2P181W,UDZFVTE-1724B,TFZV,UDZFVTE-1736B,R6007ENX,UDZFVTE-1712B,R6504KNJ,RFVS8TJ6S,BM2PXX1,UDZGV,RFL60TS6D,BM2P135TF,R6007ENJ,SCS230AE2,R6504KND3,BD7671FJ,PSR400,SCS210AM,R6035KNZ,SCS210AG,UDZFVTE-1711B,R6515KNX,UDZGVFHTE-179.1B,R6515KNZ,SCS210KE2HR,SCS215KG,R6030ENZ,R6030ENX,BM2P134QF,R6004JND3,BM2P061E,R6504KNX,BM1C102F,R6030KNZ4,R6507KND3,SCS220AM,BM1P06CFJ,PML100,BM2PXXX,R6011KNX,MCR50,SCS220AE,R6007END3,SCS220AG,ESR25,R6511ENX,SDR03,SDR05,R6511ENJ,BM2P064EF,R6515KNJ,BM1C101F,R6530ENZ,ESR,SCS310AHG,R6530ENX,UDZFVTE-1713B,UDZGVFHTE-176.8B,UDZGVFHTE-177.5B,SCT3080AL,UDZGVFHTE-178.2B,ESR10,UDZFV,ESR18,R6011KNJ,SCH2080KE,RGCL,MCR,BM2P051F,TDZV,SCS205KG,UDZFVTE-1720B,BM2P0922F,BM2P131GK,SCS212AGHR,R60XXENX,R6530KNZ4,R6535ENZ4,SCS205KGHR,BM2P0161K,ESR03,ESR01,BM1P066FJ,BD7692FJ,BM2P064E,BM2P052F,SCS212AM,R6012JNX,BM2P159PF,SCS212AG,UFZV,BM2P131FK,RFNL5TJ6S,SCS320AM,R6020ENX,R6024KNX,R6011KND3,R6020ENZ,R6524KNZ4,SCS206AGHR,R6024KNZ,BM2P053F,BD7681FJ,R6520ENZ4,BM1Q103FJ,R6509ENJ,R6020ENJ,BM2P151X,UDZFVTE-1722B,R6024KNJ,R6050JNZ4,RFNL20TJ6S,BM2P151W,R6535KNZ,RFV12TJ6S,UDZFVTE-1710B,MCR100,R6530KNX1,SCS320AHG,SCS310AM,R6509ENX,BM1P065FJ,PSR100,R6012JNJ,BM2P054F,BD7691FJ,BD7679G,SCS308AHG,R6076ENZ4,R6524KNX1,RFS60TZ6S,UDZFVTE-1733B,PML,BM2P0322,RFL30TZ6S,SCT3105KL,PMR,BM1Q104FJ,R6035KNZ4,R60XXKNX,R65XXENX,BM2P26CK,BM2PXXXC,SFR10,R6020JNJ,SCS308AM,UDZFVFHTE-1727B,UDZFVFHTE-1715B,SFR03,R60XX,BM2SCQ12XT,SFR01,R6520ENX,R6524KNX,R6520ENZ,BM1P068FJ,BD7690FJ,R6524KNZ,BD85506F,SCT3060AL,R6520ENJ,UDZV,UDZFVFHTE-1716B,R6009END3,R6524KNJ,SCT3030KL,UDZGVTE-179.1B,BM2SCQ121T-LB,PMR03,RFNL5BM6S,R6020KNZ4,RFV8BM6S,R6002END3,R6020KNX,SCS312AHG,BM2P189TF,R6020KNZ,PMR01,R6006KND3,BM2P061FK,R6015ENZ,BM2P074KF,R6007JNJ,R6020KNJ,UDZFVTE-1730B,BM2P107QKF,SFR25,RFV15TG6S,PMR18,BM1P067FJ,R6042JNZ4,BM2P061GK,PMR10,UDZFVFHTE-1718B,R6004ENJ,R6018JNX,R6004ENX,R6047ENZ4,UDZGVTE-176.8B,R6030JNZ,PMR25,R6509END3,R6015ENJ,R6502END3,SFR18,UDZGVTE-178.2B,KDZV,SCS210KG,RFV8TG6S,UDZGVTE-177.5B,R6007JNX,BM2P091F,R6015ENX,SCS215AGHR,BM2PXXXP,SCT3160KL,R6009JNX,R6020JNZ4,RFNL15TJ6S,R6009JNJ,R6507ENJ,SCT2450KE,R6007KND3,SCS220AE2,R6030ENZ4,R6507ENX,BM2P092F,RFV15TJ6S,SCS220KE2HR,PSR,R6511KNX,R6547ENZ4,SDR10,R6024ENZ4,BM2P093F,R6576ENZ4,UDZLV,RFNL5BGE6S,SCS208AGHR,R6009KNJ,SCT3040KL,SCS310A,RFNL,PTZ,BM2P094F,PSR500,R6511KNJ,SCT3017AL,PFC系列,R6006JND3,R80XXKNX,R6009KNX,R6020JNX,R6020JNZ,BM2P095F,BM2P109TF,SCS220KE2,SCS206AG,SCS304AM,SCT2H12NY,SCT2H12NZ,BM2P0522F,BM2P101W,BM1P101FJ,BM2P101X,BM2SCQ12XT-LB,BM2P101V,R6004END3,UDZFVFHTE-177.5B,UDZGVFHTE-1722B,BM2SCQ123T-LB,R6507END3,UDZFVFHTE-178.2B,UDZGVFHTE-1710B,BM2P016T,UDZFVFHTE-1730B,UDZGVTE-174.7B,BM2P091,UDZFVFHTE-176.8B,BM2P01XT,BM1Q001,UDZFVTE-173.9B,YFZV,R6076KNZ4,LTR18,RFV30TG6S,UDZFVFHTE-1720B,KDZLV,SCS315AM,UDZGVTE-176.2B,SCT2080KE,R6024ENZ,R6024ENX,UDZGVFHTE-1711B,SCS220AE2HR,R6535ENZ,SCS220KGHR,PMR100,LTR10,RFS30TS6D,R6024ENJ,CDZV,SCT3030AL,UDZFVTE-175.1B,BM2P104E,UDZFVFHTE-1733B,R6509KNJ,R6511END3,BM1Q011FJ,BM2P101FK,R6004JNX,UDZFVFHTE-179.1B,R6504END3,UDZGVFHTE-1720B,R6509KNX,SCS315AHG,R6025JNZ4,SCT2120AF,BM2P094,SCS304AHG,UDZFVTE-174.3B,BM2P092,BM2P093,UDZFVFHTE-1710B,UDZGVTE-1718B,BM2P107QK,UDZFVFHTE-1722B,R6007JND3,SCS230AE2HR,R65XXKNX,BM2PA96

2019年11月  - ROHM  - 选型指南  - Ver.1.1 代理服务 技术支持 批量订货

ROHM AC-DC转换器选型表

罗姆的DC-DC转换器(开关稳压器)系列产品,阵容丰富且应用广泛。从FET内置型(降压型/升压型/升降压型)、FET外置型(降压型/升压型/升降压型)、单通道型到系统电源型产品,皆有提供。

产品型号
品类
Grade
Controller Type
Vin1 (Min.)[V]
Vin1 (Max.)[V]
BR PIN
Temperature (Min.)[°C]
Temperature (Max.)[°C]
Package
BD7695FJ
AC/DC转换器
Standard
PFC
12V
38V
BR PIN
-40℃
105℃
SOP-J8

选型表  -  ROHM 立即选型

升压电源关断时对输出电压的影响及对策

在本文中,ROHM将分“二极管整流升压型DC-DC转换器”、“同步整流升压型DC-DC转换器”、“流经电压设置电阻的电流造成的待机电流消耗”和“带背栅控制功能的同步整流方式”几部分,来介绍升压电源关断时对输出电压的影响及对策。

2024-11-14 -  技术探讨 代理服务 技术支持 批量订货

【选型】ROHM(罗姆)车载用稳压器选型指南(英文)

目录- Company Profile    Types and Features of Automotive Power Supply ICs    Switching Regulators    Linear Regulators    Manufacturing Introduction   

型号- BDXXIXXMEFJ-M,BD800M5WHFP-C,BD4269EFJ-C,BD9901XEFV-M SERIES,BD99010EFV-M,BD9016KV-M,BD9PXX5EFV-C,BD50C0AWHFP-C,BD90C0A□□□-C,BDXXHXXMEFJ-M SERIES,BD80C0AWFP-C,BD80C0AFP-C,BD33IC0MEFJ-C,BDXXHXXMEFJ-C SERIES,BD9901XEFV-M,BD50C0AWFP2-C,BD50C0AHFP-C,BD50FA1MG-M,BD9S100NUX-C,BD9S201NUX,BD433M2WFP3-C,BD50C0AFP-C,BUXXJA2MNVX-C SERIES,BD9SD11NUX,BD9P205MUF-C,BD9P155EFV-C,BD50C0AFP2-C,BDXXIXXMEFJ-C,BDXXHA3MEFJ-M,BD9SX00NUX-C,BD00JC0MNUX-M,BD90610EFJ-C,BD90C0AW□□□-C,BD750L2EFJ-C,BDXXGA5MEFJ-M,BD820F50EFJ-C,BDXXGXXMEFJ-M SERIES,BD80C0AWFP2-C,BD9S110NUX-C,BD9P135MUF-C,BD906X0HFP-C,BD9S400MUF-C,BD33C0AWFP-C,BD9S201NUX-C,BD90302NUF-C,BDXXHA3MEFJ-C,BD80C0AHFP-C,BD9P255MUF-C,BDXXGA3MEFJ-C,BD00C0AW□□□-C,BD433M5WFP2-C,BD750L5EFJ-C,BDXXGXXMEFJ-C,BD750L2FP3-C,BD733L2FP-C,BD80C0AWHFP-C,BD433M5□□□-C,BD433M5WFPJ-C,BD433M5FP-C,BD80C0AFPS-C,BD906X0EFJ-C,BD90C0AFP2-C,BDXXGA3MEFJ-M,BD42530FPJ-C,BD450M2FP3-C,BD50C0AWFP-C,BD450M2WFP3-C,BD90620EFJ-C,BD9SXXXNUX-C,BDXXIXXMEFJ-C SERIES,BUXXJA2DG-C,BD00GXXMEFJ-C,BD42530FP2-C,BD33C0A□□□-C,BD9015KV-M,BD733L5□□□-C,BDXXGXXMEFJ-M,BD9SX00MUF-C SERIES,BD357XY SERIES,BD750L5FP-C,BD9P235MUF-C,BD9P235EFV-C,BD450MX□□□-C,BD9S200MUF-C,BD800M5WFP2-C,BD906XHFP-C,BD90C0AHFP-C,BD50C0AW□□□-C,BD433M2WEFJ-C,BD90C0AWHFP-C,BD906X0EFJ-C SERIES,BUXXSD2MG-M,BD9PXX5MUF-C SERIES,BD33C0AFP-C,BD4271FP2-C,BD4271HFP-C,BD433M5W□□□-C,BD433M2FP3-C,BD90640EFJ-C,BD750L5□□□-C,BD90C0AWFP2-C,BDXXHA5MEFJ-M,BD450M5□□□-C,BD733L2FP3-C,BDXXIC0MEFJ-M,BD357XY,BD9P1X5EFV-C,BD750LX□□□-C,BD9P1X5MUF-C,BD42530□□□-C,BD733LX□□□-C,BD99011EFV-M,BD9PXX5EFV,BD433M2W□□□-C,BD9S012NUX-C,BD450M5WFPJ-C,BD906X0HFP-C SERIES,BD9P205EFV-C,BD90610HFP-C,BD433M5FP2-C,BD9S111NUX-C,BD9PXX5MUF,BDXXHC0MEFJ-M,BD33C0AWFP2-C,BD9PXX5MUF-C,BD433M2□□□-C,BD9PXX5,BD3650FP-M,BD90C0AWFP-C,BD733L2□□□-C,BD9P155MUF-C,BDXXHXXMEFJ-M,BD9SX00MUF-C,BD4271□□□-C,BD42530EFJ-C,BD9P135EFV-C,BD33C0AWHFP-C,BD9PXX5EFV-C SERIES,BD9S300MUF-C,BD90C0AFP-C,BD433MX□□□-C,BD800M5W□□□-C,BD450M5FP2-C,BD9S000NUX-C,BD42754□□□-C,BD8P250MUF-C,BD750L2FP-C,BD80C0AFP2-C,BD450M5WFP2-C,BD9P233MUF-C,BDXXHC5MEFJ-M,BDXXHXXMEFJ-C,BD9035AEFV-C,BD9P255EFV-C,BD9SX1XNUX-C,BD750L2□□□-C,BD450M5FP-C,BD00C0AWFP-C,BDXXGC0MEFJ-M,BD9PXX5 SERIES,BD450M2W□□□-C,BD42500G-C,BD425X0□□□-C,BD7XXLX□□□-C SERIES,BD425X0□□□-C SERIES,BD90620HFP-C,BD80C0AW□□□-C,BD00C0AWHFP-C,BUXXJA2MNVX-C,BDXXIXXMEFJ-M SERIES,BD33C0AW□□□-C,BD42540FJ-C,BDXXIA5MEFJ-M,BD450M2EFJ-C,BD9P2X5EFV-C,BD33C0AFP2-C,BD33C0AHFP-C,BD9P2X5MUF-C,BD800M5□□□-C,BD50C0A□□□-C,BD4269FJ-C,BD7XXLX□□□-C,BD4269□□□-C,BD00C0AWFPS-M,BD733L2EFJ-C,BD450M2WEFJ-C,BD90640HFP-C,BD42754FP2-C,BD00C0AWFP2-C,BUXXJA2VG-C,BD906XHFP-C SERIES,BD9SXXXNUX-C SERIES,BD733L5FP-C,BD80C0AWEFJ-C,BD9P105EFV-C,BD50HC0MEFJ-C,BD450M5W□□□-C,BDXXGXXMEFJ-C SERIES,BD450M2□□□-C,BD00IA5MHFV-M,BD9P105MUF-C,BD906X0EFJ,BD9V100MUF-C,BD42754FPJ-C,BD80C0A□□□-C,BD433M2EFJ-C

10.2020  - ROHM  - 选型指南  - Ver.3.2 代理服务 技术支持 批量订货

通过模拟和数字的融合解决问题!中小功率电源控制IC的新选择——LogiCoA™电源解决方案

“电源控制IC”是确保各种电气产品和电气设备正常运行的不可或缺的器件。要使应用产品正常高效地运行,电源控制IC的选择和合理设计是非常重要的。然而,貌似有很多工程师认为“使用哪种电源控制IC应该不会有太大的差异吧?”所以,在本文中,将为大家介绍以为知道了但实际上并未真正了解的电源控制IC基础知识,以及ROHM目前正在挑战的旨在“带来电源控制IC革命”的新电源技术。

2024-10-22 -  产品 代理服务 技术支持 批量订货

【经验】提高AC/DC转换器效率的二次侧同步整流电路设计之DRAIN引脚的D1、R1、R2选型

ROHM的BM1R00147F时通过DRAIN引脚的电压来控制二次侧MOSFET M2的栅极的。DRAIN引脚会检测VDS2的电压,但其检测电平很低,仅为几mV,会误检测到MOSFET M2开关时的微量浪涌电压。因此,需要对DRAIN引脚采取吸收浪涌的对策。本文就介绍外围电路部件的选型部分之DRAIN引脚的D1、R1、R2。

2020-01-24 -  设计经验 代理服务 技术支持 批量订货

关于标准逻辑IC,是否可以在2.7V电源电压下使用?

标准逻辑IC、4000系列的最小工作电源电压为3V,因此在2.7V时不可使用。

2024-07-30 -  技术问答 代理服务 技术支持 批量订货
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品牌:ROHM

品类:Controller IC

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品类:Power Supply IC

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品牌:Maxim

品类:Power IC

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品牌:ADI

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品类:Power IC

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品类:Power IC

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品类:Load Switch

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FloTHERM热仿真

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