【经验】电源控制芯片BD7682FJ用于高频反激式准谐振开关电源的设计原理和电路电流过零点检测过程
开关电源的一个发展方向就是高频化，因为高频可以将开关变换器的体积，重量大大减小，提高变换器的功率密度。要实现高频化，必须降低开关损耗，软开关技术是一个减少开关损耗的重要方法，其通过谐振的方法将开关电源中开关MOSFET管的电压或电流按照正弦或准正弦的规律变化，使MOSFET管开通关断时损耗为零，从而提高开关频率。本文为用户介绍罗姆电源控制芯片BD7682FJ在高频准谐振反激式开关电源上设计应用的整体原理和控制电路电流过零点检测的过程。
图1 准谐振开关电源原副边电路的主要拓扑结构
图中的准谐振电路结构如上所示，这是一个典型的反激式开关电源结构，采用了反激式绕组变压器和半桥结构，非常节省元器件。在这个电路中，从原边处看，原边侧电路电感感抗L由电感L2和漏感L1组成，原边电容C由MOSFET管的输出电容Cd，变压器的匝间电容等组成，原边阻值R由变压器原边绕组电阻和电路电阻R1组成。
这种串联的电感、电容和电阻电路可以构成谐振电路。正常工作时，变压器通过原副边能量传递到副边输出功率，当副边二极管电流为零时，不输出功率，此时原边R、L、C串联组成的电路会出现谐振振荡，正因为这个特性电路被称为准谐振开关电源。当我们通过电路参数设计可以在电路出现谐振的情况下将MOSFET管源极和漏极两端的电流为零的情况下将开关管开通，从而实现零电流开通，从而解决了硬开关时造成的固有开关损耗，实现了软开关技术，进而为提高开关频率铺平了道路。因此准谐振开关电源的关键就是精准控制准谐振电路的过零点。
图2 BD7682准谐振开关电源控制芯片的应用电路结构（红色为过零点检测路径）
为了实现电路电流过零点的检测，此处就需要使用到准谐振开关电源的控制芯片BD7682FJ，利用变压器的副绕组检测。其工作原理是：当MOSFET管所在回路的原边绕组在过零点处工作时，由于感应作用在原边副绕组上的电流也处于过零点，检测通过此处的电流即可判断MOS管的导通时机。
为了实现电路电流过零点的检测，需要使用到准谐振开关电源的控制芯片BD7682FJ，利用变压器的副绕组检测。其工作原理是：当MOSFET管所在回路的原边绕组在过零点处工作时，由于感应作用在原边副绕组上的电流也处于过零点，检测通过此处的电流即可判断MOS管的导通时机。
BD7682FJ准谐振电源控制芯片通过电路优化精准实现软开关技术，主要特点在于支持软启动和提供高频的开关频率，值得称道的功能在于：过零点检测处为了防止过零检测比较器误动作设置了防止误动作的时间，降低干扰噪声的影响。此外BD7682FJ设计了超时开关动作功能，这对于理解电路最终控制电路的工作原理也是非常重要的。因而是一款非常值得应用的电源控制芯片。
图3 超时开关动作原理
首先观察过零检测信号ZT，在MOSFET管关断的情况下，完成功率输出后出现振荡信号，当通过电流过零点时的恰当时机将电路MOSFET管开通。这个功能解决的就是怎么准确判断过零点的输出时机。判决条件在这个地方设计了两个标准：
（1）当检测电压不超过Vzt2时且超过15μS，判断为电路处于启动或者低电压输出，此时MOSFET管输出；
（2）当检测电压低于Vzt1时输出判断为底部检测信号（Bottom detection），在检测信号后延时5μS的情况下不出现新的检测脉冲情况下使能并对MOSFET管输出信号。
通过这两个条件就可以严格定义驱动脉冲的输出条件。
在本文中对芯片的主要功能进行了梳理，为读者准确理解准谐振开关电源控制电路设计主要起一个抓重点的作用。但是芯片还有很多优化功能，比如通过图2的FB脚检测反馈信号，通过这个信号来判断开关电源是否工作在轻载或空载的工况，如果工作在这样的工况则进行BURST输出以减少输入功耗，其优秀特性非常值得挖掘，因此也非常推荐各位读者使用。
下图是对BD7682FJ的工况进行测试，分别测试了其在轻载情况下的过零检测输入脚和MOS管输出脚的工况，以及MOSFET管源漏两端的电压情况。可以看出通过使用BD7682FJ可以实现软开关技术，提高了开关频率，图中测试频率达到了32KHz，在这频率下听不到开关电源工作时产生的噪声。
图4 过零检测输入脚和MOSFET管栅极输出脚工况
图5 MOSFET管源漏两端的电压
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产品型号
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品类
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Controller Type
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Grade
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Package
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FET
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Withstand Voltage [V]
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On Resistor (MOSFET)[Ω]
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SW Frequency (Max.)[kHz]
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Frequency Reduction Function
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Current Detection Resistors
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Over Current Detection Voltage (typ.)[V]
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Dynamic Over Current Detection
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VCC OVP
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FB OLP
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BR UVLO Function
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BR OVP Function
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Temperature (Min.)[°C]
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Temperature (Max.)[°C]
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BM2P10B1J-Z
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AC/DC Converters ICs
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PWM
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Standard
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DIP7K
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Integrated
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730
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1
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100
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Frequency Reduction Function
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External
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0.78
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Dynamic Over Current Detection
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Auto Restart
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Auto Restart
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BR UVLO
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BR OVP
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-40
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105
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产品型号
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品类
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Grade
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Controller Type
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Vin1 (Min.)[V]
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Vin1 (Max.)[V]
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BR PIN
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Temperature (Min.)[°C]
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Temperature (Max.)[°C]
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Package
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BD7695FJ
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AC/DC转换器
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Standard
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PFC
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12V
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38V
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BR PIN
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-40℃
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105℃
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SOP-J8
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选型表 - ROHM 立即选型
ROHM（罗姆）BCM（车身控制模块）介绍
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型号- BD52W04G-C,BD9XXN5FP-C,GNE1015TB,BD73H37G-2C,BD900N1G-C,BD9XXN5WHFP-C,BD9XXN1 SERIES,BD53XXG-2M,BD70H37G-2C,BD9P205EFV-C,BD70H12G-2C,BD933N1WG-C,BD52W01G-C,BD9XXN5WEFJ-C,BD9XXN1WHFV-C,BD9P208MUF-C,BD9F500QUZ,BD9XXN5WFP-C,REFLVBMS002-EVK-001,BD9P205MUF-C,BD9P155EFV-C,BD73H35G-2C,BD9P155MUF-C,BD950N1WEFJ-C,BD52XXG-2C SERIES,BD950N1WG-C,BD5320NVX-2C,BD9P135EFV-C,BD9P135MUF-C,BD9XXN1FP3-C,BD8B133NVX,BD9XXN5WFP2-C,BD9P305EFV-C,BD73H38G-2C,BD52W03G-C,BD77502FVM,BD8P250MUF-C,REFLVBMS003-EVK-001,BD9P233MUF-C,BD9P308MUF-C,BD9P255MUF-C,BD53XXG-2M SERIES,BD52W06G-C,REFLVBMS00X,BD7281YG-C,BD9V101MUF-LB,BD9P255EFV-C,BD70H35G-2C,BD70H36G-2C,BD900N1EFJ-C,BD7282YFJ-C,BD52XXG-2C,BD53XXG-2C SERIES,BD9XXN1WFP3-C,BD73H36G-2C,GNP1150TCA-Z,BD48HW0G-C,BD52XXNVX-2C,BD9XXN1,BD77501G,BD7282YFVM-C,BD9XXN5HFP-C,BD52W05G-C,BD9XXN5EFJ-C,BD70H38G-2C,BD900N1WEFJ-C,BD52XXNVX-2C SERIES,BD933N1WEFJ-C,GNE1040TB,BD9JZ01MUV,BD933N1G-C,BD52W02G-C,BD7280YG-C,BD9P235MUF-C,BD9P235EFV-C,BD933N1EFJ-C,BD950N1EFJ-C,BD70522GUL,BD9XXN1HFV-C,BD950N1G-C,BD9XXN5FP2-C,BD9P608MFF-C,BD77504FV,BD7284YFV-C,LMR1901YG-M,BD9P105EFV-C,GNP1070TC-Z,BD52XXG-2M SERIES,BD53XXG-2C,BD900N1WG-C,GNE1007TB,BD9S402MUF-C,BD9P105MUF-C,BD52XXG-2M,BD9P108MUF-C,BD9V100MUF-C,ML9077
电子商城
现货市场
服务
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