Синхронное выпрямление
Добавлено: 16 сен 2015, 19:08
Тема открыта..
Страница 1 из 2
Re: СИНХРОННОЕ ВЫПРЯМЛЕНИЕ
Добавлено: 16 сен 2015, 19:10
Кто нибудь собирал схему на ir1176???
Re: СИНХРОННОЕ ВЫПРЯМЛЕНИЕ
Добавлено: 18 сен 2015, 21:23
Не собирал ни разу . Но собрать, как на меня, можно на любых ШИМ-контроллерах у которых есть возможность синхронизации. ir1176 видать труднодоступная и недешевая . Да и польза от синхронного выпрямления сомнительна. Проще поставить радиатор побольше, чем усложнять схему (люминий пока что не сильно еще дорогой, полевики тоже не дешевле диодов будут стоить ).
Re: СИНХРОННОЕ ВЫПРЯМЛЕНИЕ
Добавлено: 19 сен 2015, 17:32
Самые ходовые, низковольтники, irf3205, 8мОм, 60В... на Али стоят по 15-20р.... Кпдшка при больших токах 100А существенна, выходной ток управления ir1176, 4 А, так что можно смело параллелить... Импульсниками занимаюсь лет 5... До сих пор использовал Шоттки, в основном sbl3040, mbr20100... Синхронка на любом ШИМе не прокатит... Думаю синхронку собрать, больно уж заманчиво, ток в квадрате умнож на сопротивл канала, вот тебе и мощность рассеивания... А на любом ШИМе можно только чоппер собрать, с диодом..
Re: СИНХРОННОЕ ВЫПРЯМЛЕНИЕ
Добавлено: 19 сен 2015, 17:56
Александр, тему завели ЗАГЛАВНЫМИ буквами, а столько многоточий. Разжовывайте ПОЖАЛУЙСТА...для среднестатистической аудитории...Иначе заглохнет...тема...
Re: СИНХРОННОЕ ВЫПРЯМЛЕНИЕ
Добавлено: 19 сен 2015, 19:33
Да можно сделать легко синхронное выпрямление использовав 2 одинаковых ШИМ контроллера синхронизировав их между собой , для этого и существует у большей части ШИМов вывод синхронизации. Один ШИМ работает как задающий генератор, второй управляет синхронным выпрямителем. Проще купить скажем 2 шт КА3525 чем искать ту спец. микросхему.
Re: СИНХРОННОЕ ВЫПРЯМЛЕНИЕ
Добавлено: 19 сен 2015, 20:24
Все микросхемы данного семейства способны поддерживать высокую частоту преобразования вплоть до 500 кГц, за исключением IR11682S (400 кГц), и широкий диапазон выходного тока управления в диапазоне 1…–4 А для семейств IR1166 и IR1168 и в пределах 2…–7 А для семейства IR1167 при максимальном напряжении сток-исток 200 В. Вход разрешения работы драйвера позволяет использовать данную микросхему для реализации сторонних функций.
Также всю линейку микросхем, предложенных IR, выгодно отличают относительно невысокая стоимость; возможность управления как одним, так и параллельно соединёнными полевыми транзисторами за счёт увеличенной мощности каскада управления; компактный корпус; минимальное количество внешних элементов и наличие функции программируемого задания минимального времени открытого состояния транзистора 200 нс…3 мкс (за исключением семейства IR1168).
Принцип действия всех контроллеров предложенного ряда сводится к слежению за напряжением «сток-исток» полевого транзистора для определения направления тока в нём и моментов его включения и выключения. Более подробно принцип действия предлагается рассмотреть на примере микросхемы IR1167AS, типовое включение которой представлено на рисунке 4.
Рис. 4. Типовая схема включения контроллера IR1167S
Контроллер IR1167S — это управляющий драйвер полевого N-канального транзистора, установленного на вторичной стороне полумостового резонансного или обратноходового преобразователя с трансформаторной развязкой, который обеспечивает его работу в режиме синхронного выпрямления. Микросхема способна управлять как одним, так и несколькими параллельно включёнными MOSFET для снижения уровня потерь в них. Она обеспечивает работу в режимах прерывистого, граничного и непрерывного тока вторичной обмотки трансформатора.
Микросхема выполнена в корпусе SOIC-8. Назначение каждого её вывода описано ниже.
1. VCC: напряжение питания. Напря-жение на данном входе микросхемы осуществляет питание всех модулей внутренней структуры и контролируется встроенным блоком UVLO (under voltage lockout). Данный блок обеспечивает мониторинг питающего напряжения и выключение микросхемы при его снижении до порогового значения.
2. OVT: настройка напряжения срабатывания драйвера. Выход OVT позволяет установить пороговый уровень напряжения сток-исток, по достижению которого происходит включение транзистора. При выборе одного из 3-х уровней сравнения этот вывод подключается к напряжению питания, земляной шине или остается неподключенным. Эта функция позволяет использовать транзисторы с различными сопротивлениями каналов в открытом состоянии.
3. MOT: минимальное время включения. С помощью входа MOT устанавливается минимальное время открытого состояния транзистора. Это необходимо для предотвращения ложного отключения транзистора при возникновении колебаний токов или при регистрации шумов в силовой схеме. Минимальное время открытого состояния определяется номиналом внешнего резистора, подключенного между входом MOT и землей, и может варьироваться в диапазоне 200 нс…3 мкс.
4. EN: разрешение работы. При подаче на вход EN напряжения ниже 2,5 В осуществляется переход микросхемы в спящий режим, в котором потребление энергии сводится к минимуму и микросхема перестаёт управлять транзистором.
5. VD: сток транзистора. Напряжение стока транзистора подается на один из входов внутреннего компаратора, который определяет направление протекания тока в схеме. Дополнительные фильтрующие звенья, а также ограничители тока на данном входе не рекомендуются, поскольку они могут повлиять на работоспособность микросхемы.
6. VS: исток транзистора. Напряжение истока транзистора подаётся на другой вход внутреннего компаратора микросхемы, который определяет направление протекания тока в схеме. Инженеры компании International Rectifier рекомендуют подключать этот вывод максимально близко к истоку силового транзистора.
7. GND: земляная шина. Управляющее напряжение затвора на выходе Gate формируется относительно данной шины.
8. GATE: выход затвора транзистора. Ток управления ограничен значениями 2…–7 А. Несмотря на то, что данный вывод может быть напрямую подключён к затвору транзистора, для обеспечения наилучших динамических свойств рекомендуется устанавливать в цепь затвора ограничивающее сопротивление.
Режим работы обратноходового преобразователя с синхронным выпрямлением определяется, в основном, моментом отключения силового транзистора. Момент включения транзистора совпадает с моментом выключения силовой схемы первичной стороны преобразователя и не зависит от контроллера синхронного выпрямителя.
В момент времени, когда силовая схема формирует условия для открытия внутреннего диода силового транзистора, образуется отрицательное напряжение сток-исток. Это напряжение регистрируется внутренним компаратором драйвера, и при достижении порогового значения происходит включение силового транзистора. В этот момент могут возникнуть выбросы в силовой схеме, и возможны случаи, когда напряжение на входах компаратора станет меньше порогового, что приводит к преждевременному запиранию силового ключа. Для предотвращения данной ситуации с помощью входа MOT контроллера устанавливается минимальное время его открытого состояния.
После включения транзистора через него начинает протекать силовой ток, который создает на нём падение напряжения. Отключение транзистора произойдет при снижении напряжения сток-исток ниже порогового значения Vth1 (см. рис. 5, 6). Этот момент однозначно определяется режимом работы схемы.
Рис. 5. Структурная схема контроллера IR1167S
Рис. 6. Временные диаграммы напряжения и тока силового транзистора при работе в режиме прерывистых токов или в граничном режиме
При работе устройства в граничном режиме или в режиме прерывистых токов отключение транзистора происходит в момент, когда падение напряжения на сопротивлении канала станет по модулю меньше порогового значения Vth1, однако в этот же момент откроется внутренний структурный диод силового транзистора. Падение напряжения на диоде по модулю больше, чем пороговое напряжение Vth2. В результате формируются условия для повторного открытия транзистора. Однако встроенная защита от повторного включения не позволяет произойти данному событию, формируя временную задержку, которая не позволяет включить транзистор в течение 10 мкс после выключения или до тех пор, пока напряжение сток-исток не превысит порогового напряжения Vth3. Временные диаграммы процессов включения и выключения транзистора показаны на рисунке 6.
При работе схемы в непрерывном режиме падение напряжения на переходе силового транзистора не превысит порогового значения Vth1. Соответственно, отключение транзистора произойдет без задержек при превышении напряжения сток-исток порогового напряжения Vth3. Временные диаграммы процессов переключения транзистора при работе в режиме непрерывных токов показаны на рисунке 7.
Рис. 7. Временные диаграммы напряжения и тока силового транзистора при работе в режиме непрерывных токов
Следует также отметить, что появление специализированных управляющих микросхем для реализации режима синхронного выпрямления наложило свои требования на применяемые полупроводниковые ключи. Транзисторы MOSFET, предлагаемые компанией International Rectifier, с малым сопротивлением открытого канала (например, у IRFB4310 RDS(on) = 7 мОм) и улучшенным обратным диодом являются идеальными устройствами для использования в схемах синхронного выпрямления. Использование подобных транзисторов позволяет заметно повысить эффективность схем AC/DC-преобразователей, а также увеличить удельную мощность конечных устройств. Помимо этого, транзисторы компании International Rectifier идеально подходят для использования в синхронных схемах AC/DC-преобразователей, например, для двигателей постоянного тока, работающих при невысоких напряжениях.
Среди преимуществ транзисторов семейства SR MOS можно особенно выделить следующие:
– они идеально подходят для использования в синхронных выпрямителях с выходным напряжением в диапазоне 12…24 В;
– транзисторы IRFB4310 (с максимальным сопротивлением открытого канала RDS(on) = 7 мОм и максимальным напряжением сток-исток 100 В) и IRFB3207 (RDS(on) = 4,5 мОм V = 75 В) имеют очень малые значения сопротивлений открытого канала, что позволяет значительно снизить потери при их использовании в схемах синхронного выпрямления;
Также всю линейку микросхем, предложенных IR, выгодно отличают относительно невысокая стоимость; возможность управления как одним, так и параллельно соединёнными полевыми транзисторами за счёт увеличенной мощности каскада управления; компактный корпус; минимальное количество внешних элементов и наличие функции программируемого задания минимального времени открытого состояния транзистора 200 нс…3 мкс (за исключением семейства IR1168).
Принцип действия всех контроллеров предложенного ряда сводится к слежению за напряжением «сток-исток» полевого транзистора для определения направления тока в нём и моментов его включения и выключения. Более подробно принцип действия предлагается рассмотреть на примере микросхемы IR1167AS, типовое включение которой представлено на рисунке 4.
Рис. 4. Типовая схема включения контроллера IR1167S
Контроллер IR1167S — это управляющий драйвер полевого N-канального транзистора, установленного на вторичной стороне полумостового резонансного или обратноходового преобразователя с трансформаторной развязкой, который обеспечивает его работу в режиме синхронного выпрямления. Микросхема способна управлять как одним, так и несколькими параллельно включёнными MOSFET для снижения уровня потерь в них. Она обеспечивает работу в режимах прерывистого, граничного и непрерывного тока вторичной обмотки трансформатора.
Микросхема выполнена в корпусе SOIC-8. Назначение каждого её вывода описано ниже.
1. VCC: напряжение питания. Напря-жение на данном входе микросхемы осуществляет питание всех модулей внутренней структуры и контролируется встроенным блоком UVLO (under voltage lockout). Данный блок обеспечивает мониторинг питающего напряжения и выключение микросхемы при его снижении до порогового значения.
2. OVT: настройка напряжения срабатывания драйвера. Выход OVT позволяет установить пороговый уровень напряжения сток-исток, по достижению которого происходит включение транзистора. При выборе одного из 3-х уровней сравнения этот вывод подключается к напряжению питания, земляной шине или остается неподключенным. Эта функция позволяет использовать транзисторы с различными сопротивлениями каналов в открытом состоянии.
3. MOT: минимальное время включения. С помощью входа MOT устанавливается минимальное время открытого состояния транзистора. Это необходимо для предотвращения ложного отключения транзистора при возникновении колебаний токов или при регистрации шумов в силовой схеме. Минимальное время открытого состояния определяется номиналом внешнего резистора, подключенного между входом MOT и землей, и может варьироваться в диапазоне 200 нс…3 мкс.
4. EN: разрешение работы. При подаче на вход EN напряжения ниже 2,5 В осуществляется переход микросхемы в спящий режим, в котором потребление энергии сводится к минимуму и микросхема перестаёт управлять транзистором.
5. VD: сток транзистора. Напряжение стока транзистора подается на один из входов внутреннего компаратора, который определяет направление протекания тока в схеме. Дополнительные фильтрующие звенья, а также ограничители тока на данном входе не рекомендуются, поскольку они могут повлиять на работоспособность микросхемы.
6. VS: исток транзистора. Напряжение истока транзистора подаётся на другой вход внутреннего компаратора микросхемы, который определяет направление протекания тока в схеме. Инженеры компании International Rectifier рекомендуют подключать этот вывод максимально близко к истоку силового транзистора.
7. GND: земляная шина. Управляющее напряжение затвора на выходе Gate формируется относительно данной шины.
8. GATE: выход затвора транзистора. Ток управления ограничен значениями 2…–7 А. Несмотря на то, что данный вывод может быть напрямую подключён к затвору транзистора, для обеспечения наилучших динамических свойств рекомендуется устанавливать в цепь затвора ограничивающее сопротивление.
Режим работы обратноходового преобразователя с синхронным выпрямлением определяется, в основном, моментом отключения силового транзистора. Момент включения транзистора совпадает с моментом выключения силовой схемы первичной стороны преобразователя и не зависит от контроллера синхронного выпрямителя.
В момент времени, когда силовая схема формирует условия для открытия внутреннего диода силового транзистора, образуется отрицательное напряжение сток-исток. Это напряжение регистрируется внутренним компаратором драйвера, и при достижении порогового значения происходит включение силового транзистора. В этот момент могут возникнуть выбросы в силовой схеме, и возможны случаи, когда напряжение на входах компаратора станет меньше порогового, что приводит к преждевременному запиранию силового ключа. Для предотвращения данной ситуации с помощью входа MOT контроллера устанавливается минимальное время его открытого состояния.
После включения транзистора через него начинает протекать силовой ток, который создает на нём падение напряжения. Отключение транзистора произойдет при снижении напряжения сток-исток ниже порогового значения Vth1 (см. рис. 5, 6). Этот момент однозначно определяется режимом работы схемы.
Рис. 5. Структурная схема контроллера IR1167S
Рис. 6. Временные диаграммы напряжения и тока силового транзистора при работе в режиме прерывистых токов или в граничном режиме
При работе устройства в граничном режиме или в режиме прерывистых токов отключение транзистора происходит в момент, когда падение напряжения на сопротивлении канала станет по модулю меньше порогового значения Vth1, однако в этот же момент откроется внутренний структурный диод силового транзистора. Падение напряжения на диоде по модулю больше, чем пороговое напряжение Vth2. В результате формируются условия для повторного открытия транзистора. Однако встроенная защита от повторного включения не позволяет произойти данному событию, формируя временную задержку, которая не позволяет включить транзистор в течение 10 мкс после выключения или до тех пор, пока напряжение сток-исток не превысит порогового напряжения Vth3. Временные диаграммы процессов включения и выключения транзистора показаны на рисунке 6.
При работе схемы в непрерывном режиме падение напряжения на переходе силового транзистора не превысит порогового значения Vth1. Соответственно, отключение транзистора произойдет без задержек при превышении напряжения сток-исток порогового напряжения Vth3. Временные диаграммы процессов переключения транзистора при работе в режиме непрерывных токов показаны на рисунке 7.
Рис. 7. Временные диаграммы напряжения и тока силового транзистора при работе в режиме непрерывных токов
Следует также отметить, что появление специализированных управляющих микросхем для реализации режима синхронного выпрямления наложило свои требования на применяемые полупроводниковые ключи. Транзисторы MOSFET, предлагаемые компанией International Rectifier, с малым сопротивлением открытого канала (например, у IRFB4310 RDS(on) = 7 мОм) и улучшенным обратным диодом являются идеальными устройствами для использования в схемах синхронного выпрямления. Использование подобных транзисторов позволяет заметно повысить эффективность схем AC/DC-преобразователей, а также увеличить удельную мощность конечных устройств. Помимо этого, транзисторы компании International Rectifier идеально подходят для использования в синхронных схемах AC/DC-преобразователей, например, для двигателей постоянного тока, работающих при невысоких напряжениях.
Среди преимуществ транзисторов семейства SR MOS можно особенно выделить следующие:
– они идеально подходят для использования в синхронных выпрямителях с выходным напряжением в диапазоне 12…24 В;
– транзисторы IRFB4310 (с максимальным сопротивлением открытого канала RDS(on) = 7 мОм и максимальным напряжением сток-исток 100 В) и IRFB3207 (RDS(on) = 4,5 мОм V = 75 В) имеют очень малые значения сопротивлений открытого канала, что позволяет значительно снизить потери при их использовании в схемах синхронного выпрямления;
Re: СИНХРОННОЕ ВЫПРЯМЛЕНИЕ
Добавлено: 19 сен 2015, 20:29
Тоже была идея построить выпрямитель синхронизировав ШИМы, но меня беспокоит вот что:
Re: СИНХРОННОЕ ВЫПРЯМЛЕНИЕ
Добавлено: 19 сен 2015, 20:31
Ir1176
3. MOT: минимальное время включения. С помощью входа MOT устанавливается минимальное время открытого состояния транзистора. Это необходимо для предотвращения ложного отключения транзистора при возникновении колебаний токов или при регистрации шумов в силовой схеме. Минимальное время открытого состояния определяется номиналом внешнего резистора, подключенного между входом MOT и землей, и может варьироваться в диапазоне 200 нс…3 мкс.
3. MOT: минимальное время включения. С помощью входа MOT устанавливается минимальное время открытого состояния транзистора. Это необходимо для предотвращения ложного отключения транзистора при возникновении колебаний токов или при регистрации шумов в силовой схеме. Минимальное время открытого состояния определяется номиналом внешнего резистора, подключенного между входом MOT и землей, и может варьироваться в диапазоне 200 нс…3 мкс.
Re: СИНХРОННОЕ ВЫПРЯМЛЕНИЕ
Добавлено: 21 сен 2015, 16:53
Доводилось делать источник для запитки мааленькой печки, где в качестве выходных выпрямителей использовал полевики. Управу брал непосредственно с самого силового транса отдельными обмотками. эффективность упирается в динамические потери на ключах-выпрямителях. Иными словами - смысл в использовании такого выпрямителя появляется только при наличии "грамотной" управы к ним. Если учесть что низковольтные и сильноточные полевики обладают внушительной входной емкостью - то вопрос "драйвера" встает очень даже ребром, и бздюкалки в 4 А его не решат , ключики таки надобно питать от хорошего источника напряжения 