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2020.07.22 AC/DC

同步整流電路部分:週邊電路零件的選擇-DRAIN引腳的D1、R1、R2

提高AC/DC轉換器效率的二次側同步整流電路設計

上一篇文章作為同步整流部分設計的開頭,介紹了確定設計所用的電源IC相關內容。本文開始進入所選電源IC BM1R00147F的週邊電路零件的選擇部分。本文介紹DRAIN引腳的D1、R1、R2。

同步整流電路部分:週邊電路零件的選擇-DRAIN引腳的D1、R1、R2

首先,透過右側給出的二次側同步整流部分的電路方塊圖來看一下此次介紹的電路部分。先瞭解紅色橢圓內的BM1R00147F的DRAIN引腳和MOSFET M2汲極間插入的D1、R1、R2的作用,並進行常數設定。

BM1R00147F時透過DRAIN引腳的電壓來控制二次側MOSFET M2的閘極的。DRAIN引腳會檢測VDS2的電壓,但其檢測電平很低,僅為幾mV,會誤檢測到MOSFET M2切換時的微量突波電壓。因此,需要對DRAIN引腳採取吸收突波的對策。

下面是DRAIN引腳沒有突波對策時的電路和波形圖範例。

VDS2的波形(淺藍色)中,在上升沿產生了突波(或尖峰)。這會導致誤檢測,VGS2(紫色)在比本來所需時間短的時間關斷了。

下面是作為該突波的對策,在DRAIN引腳添加了D1、R1、R2後的電路和波形圖範例。

突波因D1、R1、R2而受到抑制,VDS2的檢測正常,VGS2也變為正常波形。

至此,您應該瞭解插入D1、R1、R2的目的和效果了,下面介紹它們的具體常數設定。

■二極體D1
二極體D1為MOSFET導通時的電流路徑。在電路圖中僅僅是二極體的符號,請選用正向電壓Vf低的小訊號蕭特基二極體(SBD)。另外,DRAIN引腳的電阻高,因此D1無需VDS2以上的耐壓,可選用低耐壓產品。在該設計案例中,選用ROHM生產的RB751VM-40(VR=30V、IO=30mA、Vf MAX=0.37V)。

■R1
R1是VDS2檢測濾波器用電阻。請插入300Ω~2kΩ左右的電阻。需要根據VDS2的波形和VGS2的波形進行選擇。在該設計案例中是1kΩ。另外,關於R1的常數設定,計畫另行詳細介紹。

■R2
R2是限流電阻。在二次側MOSFET M2電流IFET2開始流動的瞬間,二次側MOSFET M2處於OFF狀態,因此IFET2會流過二次側MOSFET M2的本體二極體,故VDS2=-Vf_M2(MOSFET M2的本體二極體的Vf)。IC的DRAIN引腳變為負電壓,因此從IC流出電流Id。(參見下圖)

為了保護IC,R2的選擇需要滿足此時流過的電流Id在6mA以下。R2可透過以下公式計算出來。

當MOSFET M2的本體二極體的Vf最大值Vf_M2 MAX為1.2V、D1的Vf最小值Vf_D1_MIN=0.2V、IC內部ESD二極體的Vf最小值Vf_ESD_MIN=0.4V時,R2>100Ω。

考慮到餘量,選擇150Ω。

重點:

・BM1R00147F透過DRAIN引腳的電壓來控制二次側MOSFET M2的閘極。

・DRAIN引腳的檢測電平非常低,僅為幾mV,會誤檢測到MOSFET M2切換時的微量突波電壓。

・作為對策,需要在DRAIN引腳添加用來吸收突波的電阻和二極體。

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