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2020.01.08 AC/DC

同步整流电路部分:外围电路部件的选型-DRAIN引脚的D1、R1、R2

提高AC/DC转换器效率的二次侧同步整流电路设计

上一篇文章作为同步整流部分设计的开头,介绍了确定设计所用的电源IC相关内容。本文开始进入所选电源IC BM1R00147F的外围电路部件的选型部分。本文介绍DRAIN引脚的D1、R1、R2。

同步整流电路部分:外围电路部件的选型-DRAIN引脚的D1、R1、R2

首先,通过右侧给出的二次侧同步整流部分的框图来看一下此次介绍的电路部分。先了解红色椭圆内的BM1R00147F的DRAIN引脚和MOSFET M2漏极间插入的D1、R1、R2的作用,并进行常数设置。

BM1R00147F时通过DRAIN引脚的电压来控制二次侧MOSFET M2的栅极的。DRAIN引脚会检测VDS2的电压,但其检测电平很低,仅为几mV,会误检测到MOSFET M2开关时的微量浪涌电压。因此,需要对DRAIN引脚采取吸收浪涌的对策。

下面是DRAIN引脚没有浪涌对策时的电路和波形图示例。

VDS2的波形(浅蓝色)中,在上升沿产生了浪涌(或尖峰)。这会导致误检测,VGS2(紫色)在比本来所需时间短的时间关断了。

下面是作为该浪涌的对策,在DRAIN引脚添加了D1、R1、R2后的电路和波形图示例。

浪涌因D1、R1、R2而受到抑制,VDS2的检测正常,VGS2也变为正常波形。

至此,您应该了解插入D1、R1、R2的目的和效果了,下面介绍它们的具体常数设置。

■二极管D1
二极管D1为MOSFET导通时的电流路径。在电路图中仅仅是二极管的符号,请选用正向电压Vf低的小信号肖特基势垒二极管(SBD)。另外,DRAIN引脚的阻抗高,因此D1无需VDS2以上的耐压,可选用低耐压产品。在该设计案例中,选用ROHM生产的RB751VM-40(VR=30V、IO=30mA、Vf MAX=0.37V)。

■R1
R1是VDS2检测滤波器用电阻。请插入300Ω~2kΩ左右的电阻。需要根据VDS2的波形和VGS2的波形进行选择。在该设计案例中是1kΩ。另外,关于R1的常数设置,计划另行详细介绍。

■R2
R2是限流电阻。在二次侧MOSFET M2电流IFET2开始流动的瞬间,二次侧MOSFET M2处于OFF状态,因此IFET2会流过二次侧MOSFET M2的体二极管,故VDS2=-Vf_M2(MOSFET M2的体二极管的Vf)。IC的DRAIN引脚变为负电压,因此从IC流出电流Id。(参见下图)

为了保护IC,R2的选择需要满足此时流过的电流Id在6mA以下。R2可通过以下公式计算出来。

当MOSFET M2的体二极管的Vf最大值Vf_M2 MAX为1.2V、D1的Vf最小值Vf_D1_MIN=0.2V、IC内部ESD二极管的Vf最小值Vf_ESD_MIN=0.4V时,R2>100Ω。

考虑到余量,选择150Ω。

关键要点:

・BM1R00147F通过DRAIN引脚的电压来控制二次侧MOSFET M2的栅极。

・DRAIN引脚的检测电平非常低,仅为几mV,会误检测到MOSFET M2开关时的微量浪涌电压。

・作为对策,需要在DRAIN引脚添加用来吸收浪涌的电阻和二极管。

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