反激變換器副邊同步整流控制器STSR3應(yīng)用電路詳解

摘要：為大幅度提高小功率反激開關(guān)電源的整機(jī)效率，可選用副邊同步整流技術(shù)取代原肖特基二極管整流器。它是提高低壓直流輸出開關(guān)穩(wěn)壓電源性能的最有效方法之一。

    關(guān)鍵詞：反激變換器；副邊同步整流控制器STSR3；高效率變換器

2.7 預(yù)置時(shí)間（tant）防止原邊和副邊共態(tài)導(dǎo)通

實(shí)現(xiàn)同步整流的一個(gè)主要難題，是確保控制IC送出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)正確無誤，以?止在副邊的同步整流器與原邊開關(guān)管之間出現(xiàn)交叉的“共態(tài)導(dǎo)通”。其示意圖可見圖16中波形。當(dāng)原邊MOSFET導(dǎo)通時(shí)，圖16中電壓Vs傾向于負(fù)極性。如果副邊同步MOSFET關(guān)斷時(shí)帶有一些延遲，那么在原邊和副邊之間就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)短路環(huán)節(jié)。為了避免這種不希望的情況發(fā)生，在原邊MOSFET導(dǎo)通之前，同步MOSFET必須是截止的，這表明有必要設(shè)置一定量的“預(yù)置”時(shí)間tant。

    圖17給出了詳細(xì)展開的正常工作情況時(shí)，CK時(shí)鐘信號(hào)與OUTGATE輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的定時(shí)關(guān)系圖。芯片內(nèi)部的定時(shí)tant提供了所需要的預(yù)置時(shí)間，從而避免了共態(tài)導(dǎo)通的出現(xiàn)。按表1的供電條件使用腳SETANT，tant有三種不同的選擇值。在腳SETANT外接電阻分壓器供電，可得到表1中所需的該腳電壓值和預(yù)置時(shí)間。

    芯片內(nèi)的數(shù)字控制單元產(chǎn)生這些預(yù)置時(shí)間，是通過計(jì)算在開關(guān)周期之中包含的高頻脈沖數(shù)目來完成的。由于該系統(tǒng)具有數(shù)字性能，在計(jì)數(shù)過程中會(huì)丟失一些數(shù)位，從而導(dǎo)致輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)中發(fā)生跳動(dòng)。表1中的預(yù)置時(shí)間值是一個(gè)平均值，考慮了這種跳動(dòng)因素。圖18給出了OUTGATE關(guān)斷期間的跳動(dòng)波形。

2.8 空載與輕載工作狀態(tài)

當(dāng)占空比<14％時(shí)，STSR3的內(nèi)部特性能使OUTGATE關(guān)閉，并且切斷芯片內(nèi)部大多數(shù)電路供電，從而減小器件的功耗。在這種條件下，變換器的低輸出電流，是由同步MOSFET的體二極管來完成的。當(dāng)占空比>18％時(shí)，IC再次起動(dòng)，所以具有4％的滯后量。當(dāng)原邊的PWM控制器在極輕輸出負(fù)載下發(fā)生突發(fā)狀態(tài)時(shí)，這種特性仍能維持STSR3系統(tǒng)正確工作。

    輸出驅(qū)動(dòng)器具有承受大電流的能力，源極峰值達(dá)2A，加散熱器后可達(dá)3A。因此同步MOSFET開關(guān)極快，允許并聯(lián)幾只MOSFET以減小導(dǎo)通損耗。在供電期間的高電平是Vcc，所以芯片只驅(qū)動(dòng)具有邏輯電平柵極門限的MOSFET。

2.9 瞬態(tài)特征及實(shí)測(cè)波形

在負(fù)載發(fā)生大變化時(shí)，占空比可在幾個(gè)開關(guān)周期里從低值極快地變?yōu)楦咧担�反之亦然。但OUTGATE給出的預(yù)置時(shí)間，是根據(jù)計(jì)算開關(guān)周期（頻率），而非依據(jù)占空比。即使在占空比快速變化時(shí)，它也能正確地提供預(yù)置時(shí)間，從而始終為同步MOSFET提供正確的驅(qū)動(dòng)。圖19給出了占空比在一個(gè)周期里從50％變成80％，隨即又返回50％時(shí)的測(cè)量波形。圖20給出了OUTGATE正確提供的預(yù)置時(shí)間，從圖中看到是131ns。

    2.10 同步整流控制器STSR3的典型應(yīng)用電路圖

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