SYNC POWER CORP. APPLICATION NOTE AN007 SP6018 SIMPLIFIES IMPLEMENTATION OF SYNCHRONOUS RECTIFIER IN RESONANT CONVERTER OCT 2008 V1.0 Synchronous Rectifier Products AN007 1 SYNC POWER CORP. Table of Contents Page 1. 摘要 ............................................................................................................. 3 2. 动作原理 ...................................................................................................... 4 3. 脚位说明 ...................................................................................................... 4 4. 内部控制方块电路........................................................................................ 5 5. 工作说明 ...................................................................................................... 6 5.1 输入电压与............................................................................................ 6 5.2 同步信号的抓取..................................................................................... 6 5.3 负缘判断控制说明 ................................................................................. 6 5.4 预测式控制说明..................................................................................... 7 5.5 动态调整控制说明 ................................................................................. 7 6. 应用电路 (demo board).............................................................................. 8 6.1 Demo Board应用线路 ........................................................................... 8 6.2 Demo Board拉线图............................................................................... 8 6.3 Layout 注意事项................................................................................... 9 7. 如何应用与调试 ........................................................................................... 10 2 SYNC POWER CORP. 1. 摘要： 这篇文章在描述说明 如何在 协振拓扑电源 使用同步整流驱动器SP6018来改善提升效能。 我们利用SR Mosfet (低导通电阻)来替代原先的整流二极管 再加上 同步整流驱动器SP6018，如图一 所示： 图一. 基本的应用线路 T1 +12Vdc Rt SP6018 Timing Pred C1 C2 SYNC Vdd VR MOSG-C Adj GND Cout Rg D1 C4 C3 Rs1 Rs2 SR Mosfet Q1 3 SYNC POWER CORP. 2. 工作原理： 同步整流驱动器SP6018是一颗智能型的控制IC，他能够模拟整流二级管的开关时 序，在搭配SR Mosfet (低导通电阻)以节省在整流回路上的损耗。 SP6018的同步信号是抓取 SR Mosfet 上的 泄极到源极的电压信号 ( Vds )，再透过内部的 dV/dt 的 负缘判断电路来启动 SP6018 的动作开启点，这样的判断方式可以容易的让SP6018使用于不连续的 工作模式 ( DCM mode )。 SP6018内部有预测式控制判断电路，可以让SP6018 输出驱动信号于二次测的续电流结束前提前截 止。还可利用外接电容可以调整提前截止的时间 ( 死区时间 dead time ) 以避免SR Mosfet交越。 3. 脚位说明： 图二. IC 脚位图 4 SYNC POWER CORP. 表一. 脚位说明表 Pin Symbol Description 1 Timing 2 Pred 3 VR 内部参考电压，须地外挂电容。 4 Adj 调整动态稳定性，对地外挂电容。 5 GND 6 MOSG-C 7 Vdd 8 SYNC 调整同步动作点。 调整 SR Mosfet 的死区时间(dead time)，对地外挂电容。 接地。 驱动 SR Mosfet Gate。 提供工作电压。 取样 SR Mosfet 电压同步信号 Vds。 4. 内部控制方块电路： 图三. 内部方块图 Vdd VR REGULATOR UVLO SYNC 0.9V Falling Edge Detector Main Control Star Gate Driver MOSG-C 3.9V Stop Timing ?T Duty Trigger Control Prediction Adj VR GND Pred 5 SYNC POWER CORP. 5. 工作说明： 5.1 输入电压与输入电压拴锁： SP6018输入的工作电压建议12~13V间，最大的静态输入电压为17V；建议在输入电 压端点对地并接电容，当 SR Mosfet 越多时所需的外挂电容值越大。 输入电压拴锁为 拴锁启动电压 UVLO_on=11.2V、拴锁截止电压UVLO_off = 10.8V 左右。 5.2 同步信号的抓取： SP6018是抓取 SR Mosfet 上的 泄极到源极的电压信号 ( Vds )，且 PIN 8 SYNC 内 部箝制电压为 5V、所以我们利用两个电阻来线性分压取得同步信号。 5.3 负缘判断控制说明： SP6018内部有两的电压比较器，当SR Mosfet Vds 在负缘时 SP6018 会计算 通过 下降缘的时间、如果计算的时间在所定的RT时间内就触发 SP6018 PIN 6 MOSG-C。这样的 控制法可以避免在无次极侧续流电流时误触发。如下图四所示： 图四. 负缘触发图 6 SYNC POWER CORP. 5.4 预测式控制说明： 在SP6018内部的预测式控制电路，会计算周期启动时间以步阶的方式调整启动时 间。在内部会有预设波形与真实的SR Mosfet Vds做比较以避免有交越的动作。我们也可以利 用PIN 2 Pred 外加电容对地来增加 死区时间 dead time 。如下图五所示： 图五. 步阶启动时序图 5.5 动态调整控制说明： 在SP6018内部的动态调整控制电路，会计算每周期启动时间地变化;当下一周期 PWM on_time；( T1-T2 >700ns type )时，SP6018 会立刻的将PIN 6 输出工作缩减至最小， 以保护SR Mosfet 不会交越动作。如下图六所示： 图六. 动态调整时序图 7 SYNC POWER CORP. 6.应用电路(Demo Board)： 6.1 Demo Board应用线路： 图七. 6.2 Demo Board Layout (top、bottom side) 图八. Top side layout Bottom side layout 8 SYNC POWER CORP. 6.3 Demo Board零件表： 表二. P/N TYPE FUNCTION RT、R1 50K、1K R2 5.1K R3、R4 需要计算 Rg 4.7 C1 104pF 避免噪声干扰 C2 68pF C2 加大可以增加 死区时间 dead time。 C3 0.22uF C4 68pF 动态稳定调整。 C5 0.1uf 滤除输入电压噪声。 C6 5pF~10pF 调整动作点，决定后可用精密电阻。 提供 Q1 Base 下拉电阻。 提供 SYNC pin 同步信号 取样，初步可用 R3=10K、R4=5.1K。 SR Mosfet 的闸极保护电阻 稳定 内部参考电压 ( Typ.= +5Vdc ) 滤除同步噪声。 10uF、10uF 提供 78L12 稳压电容，若输出越多 MOSFET 请加大 C7。 C7、C8 D1 1N4148 Q1、Q2 2907/2222A DZ 5.1V 保护 MOSFET Gate。 加强驱动能力 提供启动 SR 时间的稳定电压 6.3 Layout 注意事项： z SP6018 所有周边的所有 GND 先连接到 SP6018 pin 5、再接到 SR Mosfet 的 SOURCE、线路短越好。 z PIN 8 SYNC 同步信号由 SR Mosfet 的 DRAIN、SOURCE 直接串接 R3、R4。 z 让 SR Mosfet 与 SP6018 越近越好，因为同步信号是以 SR Mosfet 的 VDS 取样。 z 若将 SP6018 Layout 在主板上，请勿靠变压器太近 。因为 SYNC、GND pin 路 径易在大电流时干扰。 9 SYNC POWER CORP. 7.如何应用与调试： 7.1 使用Demo Board在实际线路： 首先将high side的整流二级管两端短路，在变压器对地端断路且与主地间串上SR Mosfet；再将SP6018 Demo Board 如下图的脚位接上。如图九所示： 图九. SP6018 Demo Board 接线图 10 SYNC POWER CORP. 7.2 调试Demo Board在实际线路： z 先设同步取样电阻 R3(限流电阻)、R4(分压电阻)的阻值，计算如下： Ex：次级侧电压为 30~60V、On Duty(max)=40%、VR pin=5V SYNC pin input 最大电流 5mA。 ※ z 初验证可先 使用 R3=10K、R4=5.1K。 在 Demo Board 上的 RT 为可变电阻，RT 越大、dv/dt 越小、越不容易触发； 反之 当 RT 越小、dv/dt 越大、就容易触发，调试时需使用时波器来观测。如图 十所示： 图十 11 SYNC POWER CORP. z 先将 Demo Board 上的 RT 为可变电阻调至到最大，使 SP6018 PIN 6 无触发。 如图十所示 z 再加载至 1A，此时将 RT 减小至 SP6018 PIN 6 有信号触发。 如图十一所示： 图十一 z 调整测试无误后，请依 RT 实际阻值以精密固定电阻代替，完成 SR 调试工作。 z 实际工作波形如下： @蓝色波形Æ SR Mosfet Vds、桃红色Æ SR Mosfet Vgs 空载状态 进入设定启动点 12 SYNC POWER CORP. @蓝色波形Æ SR Mosfet Vds、桃红色Æ SR Mosfet Vgs 中载状态 满载状态 13 SYNC POWER CORP. Information provided is alleged to be exact and consistent. SYNC Power Corporation presumes no responsibility for the penalties of use of such information or for any violation of patents or other rights of third parties which may result from its use. No license is granted by allegation or otherwise under any patent or patent rights of SYNC Power Corporation. 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