然而，傳統的同步整流在用于LLC諧振轉換器時(shí)，會(huì )有不少的技術(shù)挑戰，如：

 

●     由于雜散電感造成同步整流過(guò)早的關(guān)斷，導通損耗增加

●     由于不同工作頻率造成最小導通時(shí)間設置的困難

●     輕載條件下由于電容電流尖峰導致同步整流電流反向，最終對系統產(chǎn)生不良影響

 

安森美新推出的雙通道同步整流控制器NCP4318，完美地解決上述問(wèn)題的挑戰，較前代FAN6248更進(jìn)一步優(yōu)化性能，適用于高能效服務(wù)器電源、網(wǎng)絡(luò )和電信電源、液晶電視及顯示器電源、高功率密度適配器、游戲機等的LLC諧振電源轉換器之應用。

 

1 傳統的同步整流用于LLC諧振轉換器的技術(shù)挑戰

 

同步整流控制器按關(guān)斷方式分類(lèi)有瞬時(shí)漏極電壓類(lèi)型、預測類(lèi)型、漏極電壓調節類(lèi)型、含死區調節的混合控制類(lèi)型。

 

傳統的同步整流控制大多采用瞬時(shí)漏極電壓類(lèi)型，這種類(lèi)型在負載瞬態(tài)期間安全運行。但雜散電感會(huì )產(chǎn)生正偏移VLS 導致同步整流過(guò)早的關(guān)斷，固定的關(guān)斷臨界值電壓導致本體二極管導通時(shí)間較長(cháng)，增加導通損耗，能效降低。因此，需要自動(dòng)調節的關(guān)斷臨界值電壓以維持較小的死區時(shí)間。

 

預測類(lèi)型同步整流無(wú)需精確的漏極電壓檢測，因而不受雜散電感影響，在雜散電感較大的系統中提供更高能效。但輸出負載的瞬間變小時(shí)會(huì )導致在LLC諧振轉換器中的頻率瞬間增加，一旦關(guān)斷延遲，就會(huì )產(chǎn)生反向電流和漏極電壓突波。

 

漏極電壓調節類(lèi)型，當同步整流電流減小時(shí)將會(huì )自動(dòng)調整Vgs 來(lái)增加導通電阻RDS_ON以維持Vds 在關(guān)斷臨界值，雖然比由雜散電感導致的過(guò)早關(guān)斷要好，但較低的VGS導致產(chǎn)生更高的導通損耗。

 

混合控制類(lèi)型解決上述挑戰，但在輕載條件下，由于較低的漏極斜坡使死區時(shí)間變化較大，可能引起系統不穩定，可采用遲滯帶死區時(shí)間調節控制解決這問(wèn)題。當初級側 LLC 控制器 VDD 關(guān)斷和交流電關(guān)斷時(shí)，最小導通時(shí)間功能防止快速關(guān)斷，但會(huì )產(chǎn)生負電流和巨大的 VDS 尖峰，因此需要有精密的保護功能如初級側關(guān)斷、同步整流反向電流檢測、漏極異常檢測。

 

NCP4318使用瞬時(shí)漏極電壓和前一周期的死區時(shí)間信息，用于LLC諧振實(shí)現更高能效，外部元器件極少。自適應死區時(shí)間控制可以抵補寄生電感電壓，以最大化同步整流 MOSFET 能效。多階段關(guān)斷臨界值控制和同步整流電流反向檢測功能可防止快速負載瞬變期間的反向電流，并使同步整流在整個(gè)負載范圍內穩定運行。

 

2 NCP4318的關(guān)鍵特性

 

NCP4318采用混合模式同步整流關(guān)斷控制，具有反向電流保護特性，確?？煽康耐秸?，每個(gè)同步整流 MOSFET都有專(zhuān)用的200 V額定漏極檢測和專(zhuān)用源極檢測引腳，遲滯帶死區時(shí)間調節控制有助于最小化本體二極管導通時(shí)間和最大化能效。輕載時(shí)當電容電流足以預先導通MOSFET時(shí)，NCP4318檢測到同步整流器的電流反向。通過(guò)增加在輕載條件下的導通延遲，可避免這樣的運行模式，提供安全、穩定和高效的工作，避免漏極電壓突波。

 

NCP4318有一個(gè)自調節最小導通時(shí)間電路，以更好地抗噪。同步整流1~3階式門(mén)(閘)極導通電壓與軟啟動(dòng)脈沖數控制。它可根據負載條件、工作頻率和溫度自調節門(mén)電壓控制 (10 V, 6 V, 5 V)，從而提高輕載條件和高頻工作下的能效。精密的保護功能如初級端關(guān)斷、漏極檢測異常保護等實(shí)現更高的可靠性。節能模式下的工作電流低，典型值100 uA。6 V門(mén)輸出電壓的軟啟動(dòng)確保穩定的啟動(dòng)。具有30 ns的極快導通和關(guān)斷延遲時(shí)間，強大的電流能力，源電流/灌電流為1.5 A/4.5 A。寬工作電壓范圍6.5 V至35 V。工作頻率范圍22 kHz到500 kHz。

 

圖1所示為NCP4318的典型應用電路，在初級端有一個(gè)LLC控制器。在次級端，配置非常簡(jiǎn)單，包含一個(gè)NCP4318控制器和2個(gè)外置電阻，在噪聲嚴重的系統中可能需要再添加2個(gè)電容。因此，NCP4318是個(gè)高度集成的控制器，需要最少的外部元件。  

 

 

圖1：NCP4318的典型應用電路

 

3 NCP4318的3個(gè)版本

 

 

4 能效測試

 

我們對NCP4318和競爭對手的同類(lèi)器件進(jìn)行了能效對比測試，其中Vin=390 Vdc，可看到從輕載到重載，NCP4318的能效都是極高的，最高時(shí)約97%。

 

圖2：NCP4318提供高能效

 

 

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