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2020.07.22 AC/DC

同步整流電路部分:同步整流用MOSFET的選型

提高AC/DC轉換器效率的二次側同步整流電路設計

理解了上一篇文章中“電源規格與替代電路範例”的內容後,下面進入具體的電路設計。原電路的二次側為二極體整流電路,將其改為同步整流電路的步驟為:1)選擇整流二極體替換用MOSFET,2)確認相關各條件並進行設定,3)從設計所使用的IC BM1R001xxF系列中選擇最適合的IC。本文中首先對取代二極體的的MOSFET進行選型。

同步整流電路部分:取代二次側整流二極體的同步整流用MOSFET的選型

先選擇取代二次側整流二極體DOUT的同步整流用MOSFET M2。為了進行替換,需要先確認現有電路中的電流、電壓和波形等,然後選擇適合的MOSFET。首先,需要確認整流二極體DOUT產生的反向電壓VR和正向電流IF。參見右圖。

以測得的整流二極體反向電壓VR和正向電流IF為大致標準,來確定替代用MOSFET的最大漏源間電壓VDS、汲極電流ID

另外,在進行MOSFET選型時,還需要考慮到Ron(導通電阻)帶來的損耗、封裝的最大額定損耗PD等因素。如果MOSFET M2的Ron過高,MOSFET可能會異常發熱。在設計時需要充分考慮到這些因素,並在機台打件的狀態下進行確認,必要時需要配置散熱器等進行散熱。

根據上述波形觀測結果,MOSFET M2的選型範例如下。該選擇對於VR、IF的峰值來說具有充分餘量。

<MOSFET M2的選型範例>
VDS=60V (VR_PEAK=40V起)
ID=50A (IF_PEAK=26A起)
其他特性:Ron=4mΩ,PD=120W

請注意,電源IC BM1R001xxF系列的DRAIN引腳的絕對最大額定值為120V(Ta=25℃)。需要確認外加於IC的DRAIN引腳的電壓不要超過絕對最大額定值。如果需要對DRAIN引腳外加超出絕對最大額定值的電壓,請參閱後續計畫介紹的“返馳式應用中的故障排除”、“當VDS2受突波影響而超過二次側MOSFET的VDS耐壓時”的對策方案。

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。

・改為同步整流設計首先需要對取代輸出整流二極體的MOSFET進行選擇。

・要想確定替代零件的規格,需要先確認現有電路中的電流、電壓、波形等。

PWM返馳式轉換器設計範例