【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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BR PIN
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SOP-J8

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BM2Pxx2F系列AC/DC驱动器PWM型DC/DC转换器IC包括650V MOSFET数据手册

该资料介绍了ROHM公司的BM2PXX2F系列PWM型DC/DC转换器IC。这些转换器适用于包含电源插座的所有产品,支持隔离和非隔离设备,简化了各种低功率电转换器的设计。内置650V高压启动电路,有助于降低功耗。

ROHM  -  PWM TYPE DC/DC CONVERTER,PWM型DC/DC变换器集成电路,PWM TYPE DC/DC CONVERTER IC,交直流驱动器,AC/DC DRIVERS,PWM型DC/DC变换器,BM2PXX2F SERIES,BM2P092F,BM2PXX2F-GE2,BM2PXX2F,BM2P052F,RICE COOKERS,IH COOKING HEATERS,电饭锅,空调,交流适配器,IH烹饪加热器,加湿器,AIR CLEANERS,家电产品,吸尘器,HOUSEHOLD APPLIANCES,VACUUM CLEANERS,空气滤清器,HUMIDIFIERS,AIR CONDITIONERS,AC ADAPTERS

7. Mar.2017  - 数据手册  - Rev.007 代理服务 技术支持 采购服务
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品牌:ROHM

品类:Controller IC

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品类:Power Supply IC

价格:¥13.6370

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品牌:ROHM

品类:Power IC

价格:¥24.6500

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品类:Power Supply IC

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品类:Power supply IC

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品类:Power Supply IC

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品类:Power Supply IC

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品类:Power Supply IC

价格:¥14.7671

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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

品类:LDO

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品牌:GLF

品类:Load Switch

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品牌:ADI

品类:Power IC

价格:¥2.7000

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品牌:TI

品类:Power IC

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品牌:RENESAS

品类:电源IC

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品牌:Microchip

品类:SMD电源IC

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品牌:Silergy

品类:电源IC

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品牌:PI

品类:集成电路

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