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2020.06.24 AC/DC

電源規格和替代電路

提高AC/DC轉換器效率的二次側同步整流電路設計

上一篇文章中大致介紹了用於設計的ICBM1R001xxF系列的概要,從本文開始將進入具體的設計。

在此再次回顧一下,該設計案例的目的是使用二次側同步整流控制IC BM1R001xxF系列,將二極體整流的AC/DC轉換器改為同步整流方式。所以,前提是首先需要有二極體整流AC/DC轉換器的電路規格,然後延續其規格並改為同步整流方式。

電源規格與替代電路範例

在該範例中,將用BM1R001xxF系列替換組成以下AC/DC轉換器二次側二極體整流電路的整流二極體和分流穩壓器部分。

<AC/DC轉換器電源規格>

  • ・輸入電壓(VIN): 400Vdc
  • ・輸出電壓(VOUT): 5V
  • ・輸出電流(IOUT): 10A
  • ・電源方式: 隔離型PWM返馳式轉換器
  • ・切換頻率: 130kHz

該AC/DC轉換器的電路圖如下。

位於橙色區域的DOUT是整流二極體部分,U1和電阻是分流穩壓器部分,橙色區域是此次替換的物件部分。順便提一下,PC1是一個光耦(光電耦合器),是用來隔離輸出電壓並回饋給一次側的隔離元件,因此不是替換對象,在用BM1R001xxF系列替換後的電路中也是必要的元件。

替換後的電路如下。其中色彩陰影區域為替換後的電路。

有兩種替換方法。左側是在變壓器的低側(GND線)配置切換(MOSFET)的低側型,右側是在變壓器的高側(VOUT線)配置切換(MOSFET)的高側型。解說是針對兩種方法進行的,最終需要按兩種電路完成設計並進行評估。

在上面的電路中,整流二極體由MOSFET代替,分流穩壓器由內建IC的分流穩壓器代替,說實話,外接零件略有增加。因此,如果是普通的二次側同步整流IC,IC的電路電流一定會導致待機功耗增加。但是,本IC透過內建分流穩壓器,可降低IC增加部分的功耗,因而不會增加待機功耗,並可大大改善效率,同時還可削減分流穩壓器相應的零件數量。

重點:

・在該設計案例中,將二極體整流的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側型和高側型兩種。

・改為同步整流方式雖然會使外接零件略有增加,但對於解決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。

PWM返馳式轉換器設計範例