Zřídka kladené otázky Synchronní usměrnění na sekundární straně

Jak mohu zvýšit účinnost spínaného zdroje s galvanickým oddělením?

Pro většinu měničů se sestupným převodem se stalo standardním použít v typických aplikacích aktivní spínací prvky namísto Schottkyho diod. Tento způsob dokáže výrazně zvýšit účinnost převodu zejména v případech s nízkým výstupním napětím. Synchronní usměrnění lze použít ke zvýšení účinnosti také v těch aplikacích, u nichž je požadováno galvanické oddělení. Obrázek 1 ukazuje měnič s topologií „Forward“ se synchronním usměrněním na sekundární straně.

Buzení spínačů pro synchronní usměrnění může být zajištěno různými způsoby. Jeden takový jednoduchý způsob, využívající buzení přes sekundární vinutí transformátoru, je vidět na obrázku 1. V tomto případě nemůže být rozsah vstupního napětí příliš široký. Při nejnižším vstupním napětí musí být na řídicích elektrodách tranzistorů MOSFET SR1 a SR2 dostatečné napětí, které je nutné k jejich spolehlivému spínání. Naproti tomu nejvyšší vstupní napětí nesmí být příliš vysoké, aby nedošlo k překročení maximálního povoleného napětí na řídicích elektrodách SR1 a SR2.

U všech spínaných zdrojů se synchronním usměrněním může v obvodu docházet ke vzniku záporného proudu. Pokud například dojde k zapnutí ve stavu, kdy jsou kondenzátory na jeho výstupu třeba jen v částečně nabitém stavu, může začít téct proud směrem od výstupu ke vstupu. Záporný proud by však mohl zvýšit napětí na SR1 a SR2 tak, že by mohly být poškozeny. Tuto skutečnost je třeba vzít v úvahu a chránit spínače proti možnému výskytu takového stavu.

Obrázek 2 znázorňuje způsob realizace synchronního usměrnění s využitím LTC3900. Jedná se o kontrolér pro buzení spínačů synchronního usměrnění v topologii „Forward“.

Tato koncepce funguje dobře, nicméně LTC3900 musí zabránit vzniku záporného proudu tekoucímu vnějšími spínači. Obvod musí nejprve rychle detekovat vznik záporného proudu, přičemž spínače SR1 a SR2 musí být následně rychle vypnuty. To je nezbytné k tomu, aby nedošlo k poškození obvodu při startu a případném pulzním režimu.

Obrázek 3 ukazuje velice elegantní návrh řešení s obvodem ADP1074. Informace o výstupním napětí je snímána na zpětnovazebním vstupu. Aby se zabránilo nebezpečí vzniku záporného proudu tekoucího spínači SR1 a SR2 za určitých okolností, takových jako když má výstupní kondenzátor počáteční nenulový náboj, proces synchronního usměrnění není vůbec zahájen. K usměrnění dojde prostřednictvím diod PN přechodů mezi elektrodami S a D tranzistorů SR1 a SR2. Tento způsob brání poškození spínačů.

Technologie iCoupler® použitá v ADP1074 umožňuje bezpečnou funkci, aniž by došlo ke vzniku záporného proudu.

Článek byl přeložen a poskytnut firmou Amtek s. r. o., www.amtek.cz