近年來,隨著國際能效標準要求的不斷提高,常規的肖特基二極管整流無法滿足在低壓大電流輸出規格的能效要求(美國 DoE Level VI,歐盟CoC V5 Tier 2);即使用超低Vf肖特基二極管整流,有的也要增加散熱片,如此就會導致PCB 空間大,功率密度小,效率低,外殼溫度高;用戶手感體驗性差等。使用同步整流MOS,在相同輸出電流的情況下,損耗非常小,極大地提升了整機的轉換效率。
開關電源的工作模式較多(CCM,DCM,QR,BURST),并且同步整流控制IC都是被動接收同步方式,因此很難避免在任何負載及全電壓輸入條件下故障發生,以下是一些常見問題及改善對策
1:MOS管提前開通或關斷
產生原因:
1)SR IC_gate驅動輸出受干擾導致提前開通
2)SR IC內部斜率檢測電路受干擾,會出現提前開通,或在第一個Ring開通
3)SR IC_gate開通后受初級漏感和MOS的DS電容振蕩干擾而誤觸發關斷MOS
產生影響:
1)SR MOS的Gate被提前關斷,會導致體內二極管導通時間長,效率低,同步MOS溫度高。
2)從初級Vds或次級Vds看波形,會有大小波出現(針對CCM模式)。
解決對策:
1) 選擇好的SR IC品牌
2) 改善PCB layout(針對外推MOS的SRIC)
3) 調整初級吸收RCD電路,比如吸收二極管串一個阻尼電阻
2:初次級MOS共通問題
產生原因:
在CCM中,當初級MOS開啟時,次級MOS應該要及時準確的關斷,當次級MOS關斷延時太長,存在初次級MOS共通的可能
產生影響:
次級會產生很大的反向電流,嚴重會損壞MOS
解決對策:
1) 選擇Turn-off Time Delay時間非常短的SR IC
2) 選擇合適的SR MOSFET(使用較小的Qg)
3) 加大Q1_Gate驅動電阻,減慢其驅動速度
4) 設計恰當的次級RC吸收回路參數
3:輸出電壓下降,紋波大,帶載能力下降
產生原因:
(針對PSR 架構下的同步整流應用)針對在高壓230Vac條件下其工作頻率去到80KHz或以上的PSR IC方案(BCM/QR,頻率限制在110KHz),當電源系統工作在低壓115V (實際從170Vac以下電壓都有機會出現輸出掉坑問題。同步MOS沒打開,體內二極管已經工作,導致輸出電壓下降(一個PN結壓降)。
產生影響:
Vout輸出電壓掉坑,不穩定,紋波大,嚴重情況下會導致輸出電壓直接掉到4.2-4.5V,輸出電流也下降(只能帶到滿載的1/2 or 2/3)
解決對策:
1) 把變壓器感量調低, 降低工作頻率到80KHz以下會有部分改善,但不能完全解決這個問題。
2)使用DCM的PSR IC,工作頻率在70KHz以下。
4:輸出短路SCP后,SR MOS管溫度高,輸入瞬時功率增加
產生原因:
當輸出端進入短路保護,初級IC進入HiccupMode,如果VCC供電不夠的話,SR MOS進入UVLO欠壓保護,那么Isd就流入MOS體內二極管,此時,SR MOS溫度升高,輸入瞬時功率相對增大。
解決對策:
1. 選擇Vo短路保護值低于Vdd_UVLO的SRIC;
2. 如果SR IC沒有Vo短路保護功能,可嘗試增加Vcc電容容量。