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如何彻底避免5V3A同步整流的直通炸机?

电器炸机一直是电源工程师最忌讳的缺陷,目前六级能效的方案普遍采用同步整流后发生炸机的主要原因是电源初次级直通,如何彻底避免直通炸机呢?

Chipown在同步整流芯片设计中采用了3项专有技术,来避免初次级的直通。以下是技术分享,欢迎各位斧正。



1
   高精度关断阈值技术     


对同步整流芯片的关断阈值电路进行了优化设计,并且每颗芯片都进行严格的圆片级CP测试,保证关断阈值只有+/-3mv的误差,确保同步整流芯片的关断阈值点都基本一致。以下是芯片内部关断阈值的指标分布图。

关断阈值指标分布图(PN8305)


2
  关断阈值的温度补偿技术   


如下图所示,温度与TRENCH MOS的Rdson成正比。因此,关断阈值点会随温度升高而降低。这会导致SR控制器在不同温度点关断阈值不一致,同时会影响效率甚至导致前后级直通的危险情况。

PN8305内置精确的关断阈值温度补偿技术,可以实现在不同温度条件下关断点都基本一致。如下图所示:

3
   防振铃误触发技术      


TRENCH MOS 源漏端VDS电压可以判断初级DMOS是否开启。

同步整流芯片通过计算VDS电压的面积来判断是初级开启还是电感消磁后的振铃。当VDS电压的面积大于内置的阈值,那么当VDS小于开启阈值后,SR控制器打开TRENCH MOS。由于振铃的面积较小,无论VDS是否能小于开启阈值,SR控制器都不会打开TRENCH MOS。


Chipown同步整流芯片PN8305主要通过以上3项技术,从多个角度入手避免了充电器电源初次级直通炸机问题。下面给大家分享一个PN8305的充电器案例。


该方案采用Chipown自有产品PN8305与PN8386配合使用,轻松实现5V3A六级能效电源方案。


方案介绍



1.封装及脚位配置图


PN8386封装及脚位配置图


PN8386集成超低待机功耗准谐振原边控制器及690V高雪崩能力智能功率MOSFET,用于高性能、外围元器件精简的充电器、适配器和内置电源。PN8386为原边反馈工作模式,可省略光耦和TL431。内置高压启动电路,可实现芯片空载损耗(264VAC)小于50mW。


PN8305封装及脚位配置图


PN8305包括同步整流控制器及N型功率MOSFET,用于在高性能反激系统中替代次级整流肖特基二极管。PN8305内置电压降极低的功率MOSFET以提高电流输出能力,提升转换效率并降低芯片温度。


2.PCB及DEMO实物图



3.方案典型应用图




4.方案特性


  • PCBA尺寸:42.5mm*41.3mm*20mm

  • 输入电压:90~265Vac全电压

  • 输出电压:5V

  • 输出电流:3A

  • 平均效率:≥81.4%(满足六级能效要求)

  • 高压启动待机功耗<>

  • 启动时间:<>ac)

  • 拥有输出短路保护,输出过流保护,输出欠压保护(PCB端3.1V以下),VDD过压保护,FB分压电阻开路短路保护,以及电流检测电阻Rcs开短路保护,过温保护。


5.测试数据







备注:在CC工作状态下且系统PCB电压低于3.1V时,PN8386会进入保护状态


6.EMC测试


  • EMI传导、辐射满足EN55022 Class B标准要求,裕量均大于6.0dB

  • ESD满足IEC61000-4-2,8kV/15kV等级要求

  • EFT满足IEC 61000-4-4: 2004,4kV等级要求

  • Surge满足IEC 61000-4-5:2005,1kV等级要求

  • 交流绝缘满足3.75kV,60s, 漏电流小于5mA要求


7.应用要点


 


PN8386工作在DCM模式,忽略传输瞬态Tr和Tf,导通时间、去磁时间和振荡时间分别为:

PN8386在T2时间内间接采样输出电压信号,为减小漏感振荡对采样的影响,最小T2时间应足够长(5V3A应用建议大于3.2us):

备注:电源在小负载工况下,PN8386的Vcs=0.17V以避免音频噪音。


PN8305须在T2时间内完成Trench MOSFET的开通和关断,其最小导通时间由RT电阻设定:

因此,RT电阻建议取值为:

各位粉丝如需了解详情或申请样品使用,欢迎致电相关区域的技术应用联系人:

华南联系人:       汤先生 170 9342 4956

福建联系人:       郭先生 180 1558 2503

华东华北联系人:牟先生 158 6140 8376


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网址:www.chipown.com
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