هيكل إمدادات الطاقة الأساسيةشحن سريعيستخدم مراقبة الجودة flyback + الجانب الثانوي (الثانوي) تصحيح متزامن SSR. بالنسبة لمحولات flyback، وفقًا لطريقة أخذ عينات التغذية الراجعة، يمكن تقسيمها إلى: تنظيم الجانب الأساسي (الأساسي) وتنظيم الجانب الثانوي (الثانوي)؛ وفقًا لموقع وحدة التحكم PWM. ويمكن تقسيمها إلى: التحكم الجانبي الأساسي (الأساسي) والتحكم الجانبي الثانوي (الثانوي). يبدو أنه لا علاقة له بـ MOSFET. لذا،أولوكييجب أن نسأل: أين يتم إخفاء MOSFET؟ ما هو الدور الذي لعبته؟
1. تعديل الجانب الأساسي (الابتدائي) وتعديل الجانب الثانوي (الثانوي).
يتطلب استقرار جهد الخرج وجود رابط تغذية مرتدة لإرسال معلوماته المتغيرة إلى وحدة التحكم الرئيسية PWM لضبط التغيرات في جهد الإدخال وحمل الخرج. وفقًا لطرق أخذ عينات التغذية الراجعة المختلفة، يمكن تقسيمها إلى تعديل الجانب الأساسي (الأساسي) وتعديل الجانب الثانوي (الثانوي)، كما هو موضح في الشكلين 1 و2.
لا يتم أخذ إشارة التغذية المرتدة لتنظيم الجانب الأولي (الأولي) مباشرة من جهد الخرج، ولكن من الملف المساعد أو الملف الأولي الأولي الذي يحافظ على علاقة تناسبية معينة مع جهد الخرج. خصائصه هي:
① طريقة التغذية المرتدة غير المباشرة، وضعف معدل تنظيم الحمل وضعف الدقة؛
②. بسيطة ومنخفضة التكلفة؛
③. لا حاجة لعزل optocoupler.
يتم أخذ إشارة التغذية المرتدة لتنظيم الجانب الثانوي (الثانوي) مباشرة من جهد الخرج باستخدام optocoupler وTL431. خصائصه هي:
① طريقة التغذية المرتدة المباشرة، ومعدل تنظيم الحمل الجيد، ومعدل التنظيم الخطي، والدقة العالية؛
②. دائرة التعديل معقدة ومكلفة؛
③. من الضروري عزل optocoupler، الذي يعاني من مشاكل الشيخوخة مع مرور الوقت.
2. الجانب الثانوي (الثانوي) تصحيح الصمام الثنائي وموسفيتتصحيح متزامن SSR
عادةً ما يستخدم الجانب الثانوي (الثانوي) لمحول flyback تصحيح الصمام الثنائي بسبب تيار الإخراج الكبير للشحن السريع. خاصة بالنسبة للشحن المباشر أو الشحن السريع، يصل تيار الإخراج إلى 5 أمبير. من أجل تحسين الكفاءة، يتم استخدام MOSFET بدلاً من الصمام الثنائي كمقوم، وهو ما يسمى التصحيح المتزامن الثانوي (الثانوي) SSR، كما هو موضح في الشكلين 3 و4.
خصائص تصحيح الصمام الثنائي (الثانوي) الجانب الثانوي:
①. بسيط، لا يلزم وجود وحدة تحكم إضافية في المحرك، والتكلفة منخفضة؛
② عندما يكون تيار الإخراج كبيرًا، تكون الكفاءة منخفضة؛
③. موثوقية عالية.
مميزات التصحيح المتزامن للجانب الثانوي (الثانوي) MOSFET:
①. معقدة، وتتطلب وحدة تحكم محرك إضافية وتكلفة عالية؛
②. عندما يكون تيار الإخراج كبيرًا، تكون الكفاءة عالية؛
③. بالمقارنة مع الثنائيات، موثوقيتها منخفضة.
في التطبيقات العملية، عادةً ما يتم نقل MOSFET الخاص بالتصحيح المتزامن SSR من الطرف الأعلى إلى الطرف الأدنى لتسهيل القيادة، كما هو موضح في الشكل 5.
خصائص MOSFET المتطورة للتصحيح المتزامن SSR:
①. فهو يتطلب محرك تمهيد أو محرك أقراص عائم، وهو أمر مكلف؛
②. إيمي جيد.
خصائص التصحيح المتزامن SSR MOSFET الموضوعة في النهاية المنخفضة:
① القيادة المباشرة، القيادة البسيطة والتكلفة المنخفضة؛
②. إيمي ضعيف.
3. التحكم الجانبي الأساسي (الابتدائي) والتحكم الجانبي الثانوي (الثانوي).
يتم وضع وحدة التحكم الرئيسية PWM على الجانب الأساسي (الابتدائي). يُطلق على هذا الهيكل اسم التحكم الجانبي الأساسي (الأساسي). من أجل تحسين دقة جهد الخرج، ومعدل تنظيم الحمل، ومعدل التنظيم الخطي، يتطلب التحكم الجانبي الأساسي (الأولي) مستشعرًا ضوئيًا خارجيًا وTL431 لتشكيل رابط ردود الفعل. النطاق الترددي للنظام صغير وسرعة الاستجابة بطيئة.
إذا تم وضع وحدة التحكم الرئيسية PWM على الجانب الثانوي (الثانوي)، فيمكن إزالة optocoupler وTL431، ويمكن التحكم في جهد الخرج مباشرة وتعديله من خلال استجابة سريعة. يسمى هذا الهيكل بالتحكم الثانوي (الثانوي).
مميزات التحكم الجانبي الأساسي (الأساسي):
①. مطلوب Optocoupler وTL431، وسرعة الاستجابة بطيئة؛
②. سرعة حماية الإخراج بطيئة.
③. في الوضع المستمر للتصحيح المتزامن CCM، يتطلب الجانب الثانوي (الثانوي) إشارة تزامن.
مميزات التحكم الثانوي (الثانوي):
①. تم اكتشاف الإخراج مباشرة، ولا حاجة إلى optocoupler وTL431، وسرعة الاستجابة سريعة، وسرعة حماية الإخراج سريعة؛
②. الجانب الثانوي (الثانوي) التصحيح المتزامن MOSFET يتم تشغيله مباشرة دون الحاجة إلى إشارات التزامن؛ يلزم وجود أجهزة إضافية مثل محولات النبض أو الوصلات المغناطيسية أو القارنات السعوية لنقل إشارات القيادة للجانب الأساسي (الأساسي) MOSFET عالي الجهد.
③. يحتاج الجانب الأساسي (الأولي) إلى دائرة البدء، أو الجانب الثانوي (الثانوي) لديه مصدر طاقة إضافي لبدء التشغيل.
4. وضع CCM المستمر أو وضع DCM المتقطع
يمكن أن يعمل محول flyback في وضع CCM المستمر أو وضع DCM المتقطع. إذا وصل التيار في الملف الثانوي (الثانوي) إلى 0 في نهاية دورة التبديل، يطلق عليه وضع DCM المتقطع. إذا كان تيار الملف الثانوي (الثانوي) ليس 0 في نهاية دورة التبديل، فإنه يسمى وضع CCM المستمر، كما هو موضح في الشكلين 8 و9.
يمكن أن نرى من الشكل 8 والشكل 9 أن حالات عمل التصحيح المتزامن SSR تختلف في أوضاع التشغيل المختلفة لمحول flyback، وهو ما يعني أيضًا أن طرق التحكم في التصحيح المتزامن SSR ستكون مختلفة أيضًا.
إذا تم تجاهل الوقت الميت، عند العمل في وضع CCM المستمر، فإن التصحيح المتزامن SSR له حالتان:
①. يتم تشغيل MOSFET ذو الجهد العالي للجانب الأساسي (الأساسي)، ويتم إيقاف تشغيل التصحيح المتزامن للجانب الثانوي (الثانوي) MOSFET؛
②. يتم إيقاف تشغيل MOSFET للجانب الأساسي (الأساسي) عالي الجهد، ويتم تشغيل MOSFET للتصحيح المتزامن للجانب الثانوي (الثانوي).
وبالمثل، إذا تم تجاهل الوقت الميت، فإن تصحيح SSR المتزامن له ثلاث حالات عند التشغيل في وضع DCM متقطع:
①. يتم تشغيل MOSFET ذو الجهد العالي للجانب الأساسي (الأساسي)، ويتم إيقاف تشغيل التصحيح المتزامن للجانب الثانوي (الثانوي) MOSFET؛
②. يتم إيقاف تشغيل MOSFET ذو الجهد العالي للجانب الأساسي (الأساسي)، ويتم تشغيل التصحيح المتزامن للجانب الثانوي (الثانوي) MOSFET؛
③. يتم إيقاف تشغيل MOSFET للجانب الأساسي (الأساسي) عالي الجهد، ويتم إيقاف تشغيل MOSFET للتصحيح المتزامن للجانب الثانوي (الثانوي).
5. تصحيح متزامن للجانب الثانوي (الثانوي) SSR في وضع CCM المستمر
إذا كان محول flyback سريع الشحن يعمل في وضع CCM المستمر، فإن طريقة التحكم في الجانب الأساسي (الأولي) والجانب الثانوي (الثانوي) التصحيح المتزامن MOSFET تتطلب إشارة تزامن من الجانب الأساسي (الأولي) للتحكم في إيقاف التشغيل.
عادةً ما يتم استخدام الطريقتين التاليتين للحصول على إشارة محرك متزامن للجانب الثانوي (الثانوي):
(1) استخدم الملف الثانوي (الثانوي) مباشرةً، كما هو موضح في الشكل 10؛
(2) استخدم مكونات عزل إضافية مثل محولات النبض لنقل إشارة المحرك المتزامن من الجانب الأساسي (الابتدائي) إلى الجانب الثانوي (الثانوي)، كما هو موضح في الشكل 12.
مباشرة باستخدام اللف الثانوي (الثانوي) للحصول على إشارة محرك متزامن، من الصعب جدًا التحكم في دقة إشارة محرك الأقراص المتزامن، ومن الصعب تحقيق الكفاءة والموثوقية الأمثل. حتى أن بعض الشركات تستخدم وحدات التحكم الرقمية لتحسين دقة التحكم، كما هو موضح في الشكل 11.
إن استخدام محول النبض للحصول على إشارات القيادة المتزامنة يتمتع بدقة عالية، ولكن التكلفة مرتفعة نسبيًا.
تستخدم طريقة التحكم في الجانب الثانوي (الثانوي) عادةً محول نبضي أو طريقة اقتران مغناطيسي لنقل إشارة المحرك المتزامن من الجانب الثانوي (الثانوي) إلى الجانب الأساسي (الابتدائي)، كما هو موضح في الشكل 7.v
6. الجانب الثانوي (الثانوي) تصحيح متزامن SSR في وضع DCM متقطع
إذا كان محول flyback للشحن السريع يعمل في وضع DCM متقطع. بغض النظر عن طريقة التحكم في الجانب الأساسي (الأساسي) أو طريقة التحكم في الجانب الثانوي (الثانوي)، يمكن اكتشاف والتحكم في انخفاضات الجهد D وS الخاصة بالتصحيح المتزامن MOSFET.
(1) تشغيل التصحيح المتزامن MOSFET
عندما يتغير جهد VDS للتصحيح المتزامن MOSFET من الموجب إلى السالب، يتم تشغيل الصمام الثنائي الطفيلي الداخلي، وبعد تأخير معين، يتم تشغيل التصحيح المتزامن MOSFET، كما هو موضح في الشكل 13.
(2) إيقاف تشغيل التصحيح المتزامن MOSFET
بعد تشغيل التصحيح المتزامن MOSFET، VDS=-Io*Rdson. عندما ينخفض تيار الملف الثانوي (الثانوي) إلى 0، أي عندما يتغير جهد إشارة الكشف الحالية VDS من سالب إلى 0، يتم إيقاف تشغيل التصحيح المتزامن MOSFET، كما هو موضح في الشكل 13.
في التطبيقات العملية، يتم إيقاف تشغيل التصحيح المتزامن MOSFET قبل أن يصل تيار الملف الثانوي (الثانوي) إلى 0 (VDS=0). تختلف قيم الجهد المرجعي للكشف الحالي التي تحددها شرائح مختلفة، مثل -20mV، -50mV، -100mV، -200mV، إلخ.
تم إصلاح الجهد المرجعي للكشف الحالي للنظام. كلما زادت القيمة المطلقة للجهد المرجعي للكشف الحالي، قل خطأ التداخل وكانت الدقة أفضل. ومع ذلك، عندما ينخفض تيار حمل الخرج Io، سيتم إيقاف تشغيل التصحيح المتزامن MOSFET عند تيار إخراج أكبر، وسوف يعمل الصمام الثنائي الطفيلي الداخلي الخاص به لفترة أطول، وبالتالي يتم تقليل الكفاءة، كما هو موضح في الشكل 14.
بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت القيمة المطلقة للجهد المرجعي للكشف الحالي صغيرة جدًا. قد تتسبب أخطاء النظام والتداخل في إيقاف تشغيل التصحيح المتزامن MOSFET بعد أن يتجاوز تيار الملف الثانوي (الثانوي) 0، مما يؤدي إلى تدفق تيار عكسي، مما يؤثر على كفاءة وموثوقية النظام.
إشارات الكشف الحالية عالية الدقة يمكن أن تحسن كفاءة وموثوقية النظام، ولكن تكلفة الجهاز سوف تزيد. ترتبط دقة إشارة الكشف الحالية بالعوامل التالية:
①. دقة وانجراف درجة الحرارة للجهد المرجعي للكشف الحالي ؛
②. جهد التحيز وجهد الإزاحة، وتيار التحيز وتيار الإزاحة، وانحراف درجة الحرارة لمكبر الصوت الحالي؛
③. دقة ودرجة حرارة انجراف Rdson على الجهد من التصحيح المتزامن MOSFET.
بالإضافة إلى ذلك، من منظور النظام، يمكن تحسينه من خلال التحكم الرقمي، وتغيير الجهد المرجعي للكشف الحالي، وتغيير جهد قيادة MOSFET للتصحيح المتزامن.
عندما ينخفض تيار حمل الخرج Io، إذا انخفض جهد القيادة لطاقة MOSFET، فإن جهد تشغيل MOSFET المقابل يزداد Rdson. كما هو مبين في الشكل 15، من الممكن تجنب الإغلاق المبكر لـ MOSFET للتصحيح المتزامن، وتقليل وقت توصيل الصمام الثنائي الطفيلي، وتحسين كفاءة النظام.
يمكن أن نرى من الشكل 14 أنه عندما ينخفض تيار حمل الخرج Io، ينخفض الجهد المرجعي للكشف الحالي أيضًا. بهذه الطريقة، عندما يكون تيار الخرج Io كبيرًا، يتم استخدام جهد مرجعي أعلى للكشف عن التيار لتحسين دقة التحكم؛ عندما يكون تيار الإخراج Io منخفضًا، يتم استخدام جهد مرجعي أقل للكشف عن التيار. يمكنه أيضًا تحسين وقت توصيل التصحيح المتزامن MOSFET وتحسين كفاءة النظام.
عندما لا يمكن استخدام الطريقة المذكورة أعلاه للتحسين، يمكن أيضًا توصيل ثنائيات شوتكي بالتوازي عند طرفي التصحيح المتزامن MOSFET. بعد إيقاف تشغيل التصحيح المتزامن MOSFET مسبقًا، يمكن توصيل صمام ثنائي شوتكي خارجي للتحرك الحر.
7. التحكم الثانوي (الثانوي) في الوضع الهجين CCM + DCM
يوجد حاليًا حلان أساسيان شائعان الاستخدام للشحن السريع للهاتف المحمول:
(1) التحكم في الجانب الأساسي (الأساسي) ووضع عمل DCM. التصحيح المتزامن للجانب الثانوي (الثانوي) لا يتطلب MOSFET إشارة تزامن.
(2) التحكم الثانوي (الثانوي)، وضع التشغيل المختلط CCM+DCM (عندما ينخفض تيار حمل الخرج، من CCM إلى DCM). الجانب الثانوي (الثانوي) التصحيح المتزامن MOSFET يتم تشغيله مباشرة، وتظهر مبادئ منطق التشغيل وإيقاف التشغيل في الشكل 16:
تشغيل التصحيح المتزامن MOSFET: عندما يتغير جهد VDS الخاص بالتصحيح المتزامن MOSFET من الموجب إلى السالب، يتم تشغيل الصمام الثنائي الطفيلي الداخلي. بعد فترة تأخير معينة، يتم تشغيل التصحيح المتزامن MOSFET.
إيقاف تشغيل التصحيح المتزامن MOSFET:
① عندما يكون جهد الخرج أقل من القيمة المحددة، يتم استخدام إشارة الساعة المتزامنة للتحكم في إيقاف تشغيل MOSFET والعمل في وضع CCM.
② عندما يكون جهد الخرج أكبر من القيمة المحددة، تكون إشارة الساعة المتزامنة محمية وتكون طريقة العمل هي نفس وضع DCM. تتحكم إشارة VDS=-Io*Rdson في إيقاف تشغيل التصحيح المتزامن MOSFET.
الآن، يعلم الجميع الدور الذي يلعبه MOSFET في مراقبة جودة الشحن السريع بالكامل!
حول أولوكي
لقد ركز فريق Olukey الأساسي على المكونات لمدة 20 عامًا ويقع مقره الرئيسي في Shenzhen. الأعمال الرئيسية: MOSFET، MCU، IGBT وغيرها من الأجهزة. منتجات الوكيل الرئيسية هي WINSOK وCmsemicon. تُستخدم المنتجات على نطاق واسع في الصناعة العسكرية والتحكم الصناعي والطاقة الجديدة والمنتجات الطبية والجيل الخامس وإنترنت الأشياء والمنازل الذكية ومنتجات الإلكترونيات الاستهلاكية المختلفة. بالاعتماد على مميزات الوكيل العام العالمي الأصلي، فإننا نرتكز على السوق الصينية. نحن نستخدم خدماتنا المفيدة الشاملة لتقديم العديد من المكونات الإلكترونية المتقدمة عالية التقنية لعملائنا، ومساعدة الشركات المصنعة في إنتاج منتجات عالية الجودة وتقديم خدمات شاملة.
وقت النشر: 14 ديسمبر 2023
