【经验】提高AC/DC转换器效率的二次侧同步整流电路设计之当二次侧MOSFET在轻负载时因谐振动作而导通时的处理方法

时间： 2020-03-05 来源：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”中的一篇，继上一篇文章【经验】提高AC/DC转换器效率的二次侧同步整流电路设计之当二次侧MOSFET立即关断时的情况及故障对策①中介绍了“当二次侧MOSFET立即关断时”的对策，同时也提到了相应对策的注意事项后，本文将介绍当二次侧MOSFET在轻负载时因谐振动作而导通时的注意事项和处理方法。

故障②：当二次侧MOSFET在轻负载时因谐振动作而导通时

以下的电路图与上一篇文章中给出的电路图相同，其中给出了防止二次侧MOSFET误导通的对策①-1，添加铁氧体磁珠和调整滤波用电阻R1（加大）。然而，该对策中如果R1的值过大，在轻负载时二次侧MOSFET有时可能会误导通。下面使用右下图来说明其机理。

1：因决定关断时序的R1阻值过大，故DRAIN引脚电压的检测延迟，VGS2无法变为Low。

2：在VGS2变为Low之前，IFET2处于逆流状态。

3：逆流的IFET2积蓄，二次侧MOSFET关断，因此VDS2的谐振振幅增加。

4：VDS2再次变为负电压，VGS2变为High（二次侧MOSFET误导通）。

5：与2同样，流过IFET2逆流电流，反复3、4、5。

对策

针对这种故障②，大致有4种对策。不过，与故障①的对策引发故障②相同，各对策都存在需要权衡的注意事项。下面汇总了4种对策及其注意事项。

※针对故障②，使用编号“对策②-n”来表示其对策。

●对策②-1：减小DRAIN引脚连接电阻R1
通过减小滤波用电阻R1的值，使VDS2的谐振振幅降低，可防止二次侧MOSFET误导通。作为故障①的对策，曾提到过加大R1值的方法，但是如果R1过大，或最初的选择值过大，就需要重新向减小的方向调整R1的值。

※注意事项：如果R1过小，噪声滤除效果也会减弱，受DRAIN引脚电压引发的噪声影响，可能会回到故障①的“二次侧MOSFET立即关断”状态。使用该对策反复调整均看不到明显效果时，就需要尝试其他对策。

●对策②-2：改用强制关断时间长的型号（IC）
可通过在二次侧MOSFET关断后，在比一个谐振周期（误导通发生期间）长的时间强制关断二次侧MOSFET，来屏蔽误导通。

在该设计案例中采用的电源IC BM1R001xxF系列是具有不同强制关断时间（Compulsion OFF Time）的引脚兼容系列产品。强制关断时间是防止DRAIN引脚产生的谐振波形引发的二次侧MOSFET误导通（即故障②）的屏蔽时间，共有BM1R00146F～BM1R00150F的5种型号，以供根据改为同步整流电路时的条件选择适当的强制关断时间之用。

在本案例中，选择了强制关断时间为2µ sec（Typ.）的BM1R00147F，不过作为对策示例，给出的是强制关断时间更长的3.6µ sec（Typ.）的BM1R00149F。

※注意事项：如果强制关断时间过长，在重负载时可能会因强制关断时间导致二次侧MOSFET的导通时序延迟，因此需要确认重负载时的运行情况。以下仅为参考示例，是使用了在本设计中强制关断时间过长（4.6µ sec）的BM1R00150F时产生的导通时序延迟波形，和使用了具有屏蔽效果和关断时间正好的BM1R00149F时的波形。

●对策②-3：在二次侧MOSFET的漏极－源极间添加缓冲电路
如下图所示，在二次侧MOSFET的漏极－源极之间，添加Rsnb和Csnb组成的缓冲电路，使VDS2的振幅衰减。

※注意事项：在发生谐振动作的范围（无负载～中负载）添加缓冲电路，会使待机功耗增加，效率恶化，因此需要充分进行确认和探讨。

●对策②-4：减小变压器的匝比Ns / Np
可通过更改变压器的匝比来使VDS2的振幅衰减。

※注意事项：如波形图所示，一次侧MOSFET的VDS1会增加，因此一次侧MOSFET的VDS耐压余量会减少。需要考虑变压器的匝比，确保VDS1不要超过耐压限值。

关键要点:

・这是对现有隔离型反激式转换器二次侧的替换，因此充分确认实际的运行情况是非常重要的。

・轻负载时二次侧MOSFET可能会受谐振动作影响而导通，对策有4种左右。
1) 减小DRAIN引脚连接电阻R1
2) 改用强制关断时间长的型号（IC）
3) 在二次侧MOSFET的漏极－源极间添加缓冲电路
4) 减小变压器的匝比Ns / Np

・各对策都存在需要权衡的注意事项。

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本文由乐转载自ROHM，原文标题为:故障排除(Trouble Shooting) ② : 当二次侧MOSFET在轻负载时因谐振动作而导通时，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

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