【经验】 解析同步整流那些事——误开篇

2023-06-22 东科半导体公众号
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随着能源的日益紧张,国家高度重视严格能效约束,推动了各行各业的节能降碳。另外,随着电源的能效标准(DoE Level VI和CoC Tier2)的颁布,电源的效率提高也是放到了各位工程师的面前,面对效率要求的不断提高以及棘手的温升问题,同步整流应运而生,轻松化解上述难题。本文中东科技术团队将与大家分享关于同步整流那些事。


同步整流的定义(Synchronous Rectifier )

同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET,来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。


同步整流的开通和关断机理(Synchronous Rectifier)

市面上的大部分同步整流的控制原理是基于VDS电压波形来判断是否开启以及什么时候关断,如下为同步整流的电压和电流VDS和ISD

开通机理:当原边功率管关断后,副边SR的体二极管先导通,VDS达到VTH(ON)后开通SR FET沟道。

关断机理:SR FET开通后VDS的电压为ISD*RDS(ON),当ISD*RDS(ON)达到VTH(OFF)时,SR FET关断。


然而在实际应用中,由于各种使用条件的不同,比如输出短路,开关机,输出负载切换等条件下,同步整流还需要其他技术来规避常见的误开和误关。


下图为竞品测试发现,在输出负载切换时,本该衰减振荡的波形,由于外部注入能量出现其振荡波形电压达到VTH(ON)而打开了同步整流,此时初级功率管也打开的话就会造成初次级共通,后果严重。


东科同步整流H/V系列DK Synchronous Rectifier H/V

东科同步整流H/V系列是其最新研发的同步整流系列,其集成控制、功率管、供电线路于一体,实现双引脚封装,减小寄生电感,节省PCB空间,大幅提高功率密度。H/V系列具有各类封装SOP8/SM7/SM10/TO-220F/PDFN5*6/TO-252,内部集成高可靠性MOSFET RDS(ON)从30mΩ到5mΩ,BVDSS从40V到150V,应对不同应用场合。


H/V系列基于伏秒平衡来判定,以下为防误开机理:


具体机理如下:芯片实时检测VSW电压,在VSW电压高于VOUT电压时,进行积分计算,即上图中的S1, 保持到下个采样周期,跟下个大于VOUT的信号进行积分对比,即上图中S2面积;当谐振达到VTH(ON), 但是S2小于S1,同步不会开通,从而完美规避此类误开通。


关于东科

东科半导体(安徽)股份有限公司成立于2011年,是国内为数不多的集研发、设计、生产、销售为一体的集成电路科技创新型企业,是国家级专精特新小巨人企业。公司设立有4个研发中心(深圳、无锡、马鞍山、青岛),一个封测基地。公司采用市场少有的“Fabless+封测”的经营模式,在具备自主芯片设计能力的同时,拥有自主封测能力。这两大重要环节的技术相互嵌合,整体提高了东科芯片的品质性能及供给能力,从而成为下游品牌厂商稳定的本土供应链。


东科多年坚持自主研发,正向设计,先后开发出AC/DC、同步整流、第三代半导体氮化镓芯片等,被广泛应用于电源管理芯片市场。同步整流芯片其独特的两引脚封装技术为全球首创,迅速在行业内积累了独家竞争优势,市占率全国领先。氮化镓电源管理芯片产品性能指标等同或部分超出国际同类产品。融合高性能和低能耗等特性,每年的产品出货量超过6亿颗,为全球用户提供完美电源解决方案。

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