＜提高AC/DC轉換器效率的二次側同步整流電路設計＞

1. 前言

   關鍵要點

   ?由于各國的嚴格規定，改善AC/DC轉換器的效率已經是勢在必行的事情。

   ?反激式AC/DC轉換器采用二次側同步整流方式存在著要避免直通/擊穿狀態等課題。

   ?已經開發出用來實現二次側同步整流的控制器IC。

2. 設計步驟

   關鍵要點

   ?設計步驟大致如下：
   ?1. 同步整流電路部的設計：同步整流用MOSFET的選型、控制IC的選型、外圍部件的選型
   ?2. 分流穩壓器電路部的設計
   ?3. 故障排除（Trouble Shooting）
   ?4. 特性評估

3. 用于設計的IC

   關鍵要點

   ?BM1R001xxF系列由強制OFF時間不同的5款機型組成。

   ?封裝采用小巧而簡單的SOP8封裝。

   ?分流穩壓器具有消耗電流低和精度高的特點，可通過降低控制電路電流來減少待機功率。

   ?同步整流控制器支持所有模式：不連續～臨界～連續模式，因此也適用于PWM方式的轉換器。

4. 電源規格和替代電路

   關鍵要點

   ?在該設計案例中，將二極管整流的AC/DC轉換器改為同步整流方式。

   ?改為同步整流方式的方法有低邊型和高邊型兩種。

   ?改為同步整流方式雖然會使外置部件略有增加，但對于解決AC/DC轉換器的課題–提高效率（尤其是待機時的效率）來說，是很有效的方法。

5. 同步整流電路部：同步整流用MOSFET的選型

   關鍵要點

   ?在該設計案例中，將二極管整流的AC/DC轉換器改為同步整流方式。

   ?改為同步整流設計首先需要對取代輸出整流二極管的MOSFET進行選型。

   ?要想確定替代部件的規格，需要先確認現有電路中的電流、電壓、波形等。

6. 同步整流電路部分：電源IC的選擇

   關鍵要點

   ?確認現有電路的工作和各種條件，確定設計所用的電源IC。

   ?設置最大導通時間，防止一次側和二次側的MOSFET同時導通帶來的破壞。

   ?計算強制關斷時間，并選定相應的BM1R001xxF系列。

   ?BM1R001xxF系列擁有強制關斷時間不同的5款機型。

7. 同步整流電路部分：外圍電路部件的選型－DRAIN引腳的D1、R1、R2

   關鍵要點

   ?BM1R00147F通過DRAIN引腳的電壓來控制二次側MOSFET M2的柵極。

   ?DRAIN引腳的檢測電平非常低，僅為幾mV，會誤檢測到MOSFET M2開關時的微量浪涌電壓。

   ?作為對策，需要在DRAIN引腳添加用來吸收浪涌的電阻和二極管。

8. 同步整流電路部分：外圍電路部件的選型－MAX_TON引腳的C1、R3以及VCC引腳

   關鍵要點

   ?BM1R00147F的MAX_TON引腳需要串聯連接電容器和電阻，以降低噪聲。

   ?這里的電容器和電阻還兼具MAX_TON引腳的相位補償功能，因此是必須要連接的。

   ?Low Side Type時，可由二次側VOUT輕松向BM1R00147F的VCC引腳供電。

   ?High Side Type時，需要另行準備電源，如增加輔助電源電路、在變壓器二次側安設輔助繞組等。

9. 分流穩壓器電路部分：外圍電路部件的選型

   關鍵要點

   ?通過BM1R00147F的分流穩壓器電路部分的外圍部件設置來設置輸出電壓。

10. 故障排除(Trouble Shooting)①：當二次側MOSFET立即關斷時

    關鍵要點

    ?這是對現有隔離型反激式轉換器二次側的替換，因此充分確認實際的運行情況是非常重要的。

    ?噪聲引發二次側MOSFET誤動作時，可在DRAIN引腳的電路中添加鐵氧體磁珠，或加大濾波用電阻的阻值。

11. 故障排除(Trouble Shooting) ②：當二次側MOSFET在輕負載時因諧振動作而導通時

    關鍵要點

    ?這是對現有隔離型反激式轉換器二次側的替換，因此充分確認實際的運行情況是非常重要的。

    ?輕負載時二次側MOSFET可能會受諧振動作影響而導通，大致有4種對策。
    ?1) 減小DRAIN引腳連接電阻R1
    ?2) 改用強制關斷時間長的型號（IC）
    ?3) 在二次側MOSFET的漏極－源極間添加緩沖電路
    ?4) 減小變壓器的匝比Ns / Np

    ?各對策都存在需要權衡的注意事項。

12. 故障排除(Trouble Shooting) ③：當V_DS2受浪涌影響而超過二次側MOSFET的V_DS耐壓時

    關鍵要點

    ?這是對現有隔離型反激式轉換器二次側的替換，因此充分確認實際的運行情況是非常重要的。

    ?VDS2受浪涌影響有時可能會超過二次側MOSFET的VDS耐壓，大致有3種對策。
    ?1) 在二次側MOSFET的漏極－源極間插入電容
    ?2) 加大一次側MOSFET的柵極阻值
    ?3) 減小變壓器的匝比Ns/Np，降低VDS2

    ?各對策都存在需要權衡的注意事項。

13. 二極管整流和同步整流的效率比較

    關鍵要點

    ?以往的二次側二極管整流方式和替換后的同步整流方式的效率相比，很明顯，同步整流方式的效率更高。

    ?同步整流方式中，高邊方式和低邊方式的效率基本沒有差別。

    ?效率差的主要因素是二極管整流的二極管損耗（VF）和同步整流的MOSFET損耗（VDS）之間的差。

14. 實裝PCB板布局相關的注意事項

    關鍵要點

    ?在改為二次側同步整流電路的過程中，大多數PCB板布局相關的注意事項，都是以開關電源電路的布局為基礎的。