NCP4302反激式次级同步整流控制器

次级控制器关键特性•对同步整流器进行独立控制•能工作于非连续传导模式(DCM)、连续传导模式(CCM)或准谐振(QR)反激式应用•CCM模式下能够连接至外部信号•真正次级零电流检测•高栅极驱动电流–2.5A源/漏极•高工作电压–28Vdc•电流感测灵活性–MOSFET源漏极导通电阻(Rds-on)或电流感测(CS)电阻•精确的低电压参考–NCP4302A–2.55V,1%–NCP4302B–1.275V,1%•可编程次级导通时间(ton)与关断时间(toff)延迟2007年Q2开始供货3次级电流检测可编程ton与toff延迟CCM工作模式下的触发输入内置TL431可选A2.55VREF可选B1.28VREF大电流驱动输出Vcc管理4应用方案同步/电流感测输入连接至同步MOSFET的漏极Vcc直接连至电源输出CCM模式下使用的触发输入ton与toff延迟输入TL431VREF输入12GNDRFBRBiasCBulkControllerDRVDRVCFB+R21234CATHFeedbackTrigger0SYNC/CSRSVOUTRLOWERRGATE2354VccR3COUTToprimarysideforCCMoperationRUPPERVREFDlyadj5(N382009)0V25V50V-10VMOSFET漏极上的振铃可能导致控制器关断MOSFET漏极上的振铃可能导致控制器导通6延迟•NCP4302增加了控制和逻辑，使控制器免受寄生效应影响，通过增加能够进行外部编程的最小ton时间来消除寄生振铃。•NCP4302增加了能够通过外部编程来消除寄生振铃的最小关断时间(toff)，消除了寄生振铃可能过早导通同步MOSFET的隐患。•NCP4302控制器使用外部可编程斜坡电压，其中正斜坡(0V~4V)控制最小ton时间，负斜坡(3.35V~0V)控制toff时间•只需单一引脚来对出现在不同时间间隔的ton和toff时间进行独立编程7延迟的设计步骤•首先根据具体应用来确定最小ton延迟时间–测量–计算•接着，根据具体应用确定最小toff延迟时间–测量–计算•对于ton延迟，NCP4302使用DLYADJ引脚上的戴维宁(Thevenin)输入阻抗和电压来设定充电电流•对于toff延迟，NCP4302使用DLYADJ引脚上的电压和电路增益来设定放电电流8)323(-+=RthRRRVoutIin31211RRRth+=IinVpFtondelay410=)7.0100323(-+=kRRRVoutIinIinVpFtoffdelay35.310=•单一输入引脚能够独立地对两个独立变量进行编程(正在申请专利)•ton延迟方程式•toff延迟方程式9演示板波形-它工作正常吗？导通时的同步整流器MOSFET漏极振铃初级反激DRVNCP4302DRV输出在导通振铃期间保持不变NCP4302DRV输出在关断振铃期间并没有导通10分流稳压器应用方案•电源输出RUPPER和RLOWER之间的电压分流器•RUPPER与RLOWER之比乘以输出电压必须等于VREF输入•环路补偿通过在TL431的反馈补偿引脚CATH及其参考输入之间增加网络来确定•电源输出的最小偏置电流由电阻RBIAS来设定，典型值是1mA环路补偿电压分流器11分流稳压器应用方案•电源输出RUPPER和RLOWER之间的电压分流器•RUPPER与RLOWER之比乘以输出电压必须等于VREF输入•环路补偿通过在TL431的反馈补偿引脚CATH及其参考输入之间增加网络来确定•电源输出的最小偏置电流由电阻RBIAS来设定•与TL431相同•NCP4302分流稳压器仅需要500mA的稳压电流•结果是功耗更低RBiasGNDVOUTRUPPER2354RLOWERRGATEVREFRFBDRVDlyadjSYNC/CSVcc1234+12RSCFBCATHCOUTTrigger环路补偿电压分流器12•为了将MOSFET内部体二极管的功率损耗降到最低，SYNC到DRV输出导通的延迟(TP1)必须降到最小•NCP4302TP1典型值为70ns需要越小越好13=sec)1(2ONDIpkIout-=31ONDIpkIrms-=)1(3422ONDIoutIrms-•=DSONONOUTONRDIP•-=)1(342FREQVCPSOSSSW•••=2211TPIDVDPDIODE••=EQ1:EQ2:EQ3:结合EQ2与EQ3EQ5:EQ6:EQ7:其中:Iout是直流输出电流D是占空比RDSON是MOSFET的导通阻抗VoutnVinVs+=n是变压器圈数比EQ4:TP1SYNC至DRV输出延迟14•为了将MOSFET内部体二极管的功率损耗降到最低，SYNC到DRV输出导通的延迟(TP1)必须降到最小•NCP4302TP1典型值为70ns•在连续传导模式(CCM)下，同步整流MOSFET必须在初级MOSFET导通(TP2)之前关断•TP2时间需要越短越好，从而将同步MOSFET内部体二极管的功率损耗降到最低•为了最大限度延长同步FET的导通时间，NCP4302含有1个TRIG输入，它激励DRV输出关断的典型时间是25ns•这使得TP2时间得以优化，从而最大程度提高效率15=_sec)1(ONDIpkIout-=ONDIpkIrms-=112)1(1222DIDIIpkSECpkOUTRMS-Δ+-=-DSONRMSONRIP•=22)1(nLTDVIMOUTpkSECpk-Δ=-FREQnVinVQPOUTRRQRR)(+=)21(_TPTPFREQIVDPOUTDIODEBODY+••=FREQnVinVCPOUTOSSOFF•+•=2)(21EQ8:EQ9:EQ10:结合EQ9和EQ10EQ12:EQ13:EQ14:EQ15:Qrr是内部体二极管的恢复电荷Coss是MOSFET漏极至源极电容LM是变压器初级感抗EQ11:TP1SYNC至DRV输出延迟TP2TRIG至DRV输出关断16(%)IRF4310MBR2010080.0081.0082.0083.0084.0085.0086.0087.0088.00255075100IRF4310IRF4410IRF4610•使用NCP4302控制器与MBR20H100肖特基二极管的同步整流效率对比•满载条件下肖特基二极管的效率提升2.5%•NCP4302的效率得到提升，可以驱动3个IRMOSFET17演示板原理图+VDCT52351094C4470pFU9R1175R2100kR28200R2310GTS+C142200uFJ212C9.01uD151N4006R810+C747uR74.7kU13SFH615AA-X0071234R18100kQ3IRFB4410U10C1.1uL12.2uHR3.4R1.4R107.4KC261uFR221k+C32200uF+C152200uF+C5100uD1818VNCP12308564213HVDRVVCCGNDFBPFCCSR211KQ1SPP11N80C3D131N4006+C847uF+C22200uFD16DIODE_27R133.9D4C24100pFNCP430285642137VCCDlyadjGNDREFTRIGSYNC/CSCATHGATEC25100pFC6.01ufD2BAS19LT1R510kR449.9kC211n220UHC102.2n18~50030~750250Frequency(KHz)12.271.53.52.5DrvSink(A)10.321.522.5DrvSource(A)388.5~3811.3~204~5.54~5.59.2~28Vcc(V)N38XXTEA17XX11XXSTSRXXSTSRXNCP4302Part#基带(DSP,MCU和存储器)Baseband(DSP,MCU&Memory)基带(DSP,MCU和存储器)Baseband(DSP,MCU&Memory)电池充电器BatteryCharger电池充电器BatteryCharger锂离子电池Li-ionBattery锂离子电池Li-ionBattery低压降稳压器LDO射频RF射频RF过压保护OVPPA控制器PAcontrollerDC/DC转换器DC/DCConverter复位集成电路电压检测器ResetICVoltageDetector电池组BatteryPackUSB滤波器/保护USBFilter/ProtectionESD/TVS阵列ESD/TVSarray电磁干扰滤波器EMIFilter模拟开关AnalogSwitch微型栅极逻辑MiniGateLogic小型信号SmallSignal