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反激变换器副边同步整流控制器STSR3应用电路详解

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:为大幅度提高小功率反激开关电源的整机效率,可选用副边同步整流技术取代原肖特基二极管整流器。它是提高低压直流输出开关稳压电源性能的最有效方法之一。
  关键词:反激变换器;副边同步整流控制器STSR3;高效率变换器
  
  2.7预置时间(tant)防止原边和副边共态导通
  
  实现同步整流的一个主要难题,是确保控制IC送出的驱动信号正确无误,以?止在副边的同步整流器与原边开关管之间出现交叉的“共态导通”。其示意图可见图16中波形。当原边MOSFET导通时,图16中电压Vs倾向于负极性。如果副边同步MOSFET关断时带有一些延迟,那么在原边和副边之间就会出现一个短路环节。为了避免这种不希望的情况发生,在原边MOSFET导通之前,同步MOSFET必须是截止的,这表明有必要设置一定量的“预置”时间tant。
  
  图17给出了详细展开的正常工作情况时,CK时钟信号与OUTGATE输出驱动信号之间的定时关系图。芯片内部的定时tant提供了所需要的预置时间,从而避免了共态导通的出现。按表1的供电条件使用脚SETANT,tant有三种不同的选择值。在脚SETANT外接电阻分压器供电,可得到表1中所需的该脚电压值和预置时间。
  
  芯片内的数字控制单元产生这些预置时间,是通过计算在开关周期之中包含的高频脉冲数目来完成的。由于该系统具有数字性能,在计数过程中会丢失一些数位,从而导致输出驱动信号中发生跳动。表1中的预置时间值是一个平均值,考虑了这种跳动因素。图18给出了OUTGATE关断期间的跳动波形。
  
  2.8空载与轻载工作状态
  
  当占空比<14%时,STSR3的内部特性能使OUTGATE关闭,并且切断芯片内部大多数电路供电,从而减小器件的功耗。在这种条件下,变换器的低输出电流,是由同步MOSFET的体二极管来完成的。当占空比>18%时,IC再次起动,所以具有4%的滞后量。当原边的PWM控制器在极轻输出负载下发生突发状态时,这种特性仍能维持STSR3系统正确工作。
  
  输出驱动器具有承受大电流的能力,源极峰值达2A,加散热器后可达3A。因此同步MOSFET开关极快,允许并联几只MOSFET以减小导通损耗。在供电期间的高电平是Vcc,所以芯片只驱动具有逻辑电平栅极门限的MOSFET。
  
  2.9瞬态特征及实测波形
  
  在负载发生大变化时,占空比可在几个开关周期里从低值极快地变为高值,反之亦然。但OUTGATE给出的预置时间,是根据计算开关周期(频率),而非依据占空比。即使在占空比快速变化时,它也能正确地提供预置时间,从而始终为同步MOSFET提供正确的驱动。图19给出了占空比在一个周期里从50%变成80%,随即又返回50%时的测量波形。图20给出了OUTGATE正确提供的预置时间,从图中看到是131ns。
  
  2.10同步整流控制器STSR3的典型应用电路图
  
  图21给出了STSR3的典型应用电路板测试图。该电路可替代反激变换器中的整流二极管,用外部时钟检测器进行同步,可用于各种类型的反激变换器,例如AC/DC或者DC/DC。图中的一些电路不是必需的,例如,当原边开关截止时如果没有振铃出现,那么R24,D15,R25和C

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