की बुनियादी बिजली आपूर्ति संरचनातेज़ चार्जिंगक्यूसी फ्लाईबैक + सेकेंडरी साइड (सेकेंडरी) सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन एसएसआर का उपयोग करता है। फ्लाईबैक कन्वर्टर्स के लिए, फीडबैक सैंपलिंग विधि के अनुसार, इसे विभाजित किया जा सकता है: प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) विनियमन और माध्यमिक पक्ष (माध्यमिक) विनियमन; PWM नियंत्रक के स्थान के अनुसार। इसे निम्न में विभाजित किया जा सकता है: प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) नियंत्रण और द्वितीयक पक्ष (माध्यमिक) नियंत्रण। ऐसा लगता है कि इसका MOSFET से कोई लेना-देना नहीं है। इसलिए,Olukeyपूछना होगा: MOSFET कहाँ छिपा है? इसकी क्या भूमिका रही?
1. प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) समायोजन और द्वितीयक पक्ष (माध्यमिक) समायोजन
आउटपुट वोल्टेज की स्थिरता के लिए इनपुट वोल्टेज और आउटपुट लोड में परिवर्तन को समायोजित करने के लिए पीडब्लूएम मुख्य नियंत्रक को इसकी बदलती जानकारी भेजने के लिए एक फीडबैक लिंक की आवश्यकता होती है। विभिन्न फीडबैक नमूनाकरण विधियों के अनुसार, इसे प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) समायोजन और द्वितीयक पक्ष (माध्यमिक) समायोजन में विभाजित किया जा सकता है, जैसा कि चित्र 1 और 2 में दिखाया गया है।
प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) विनियमन का फीडबैक सिग्नल सीधे आउटपुट वोल्टेज से नहीं लिया जाता है, बल्कि सहायक वाइंडिंग या प्राथमिक प्राथमिक वाइंडिंग से लिया जाता है जो आउटपुट वोल्टेज के साथ एक निश्चित आनुपातिक संबंध बनाए रखता है। इसकी विशेषताएं हैं:
① अप्रत्यक्ष प्रतिक्रिया विधि, खराब लोड विनियमन दर और खराब सटीकता;
②. सरल और कम लागत;
③. आइसोलेशन ऑप्टोकॉप्लर की कोई आवश्यकता नहीं।
सेकेंडरी साइड (द्वितीयक) विनियमन के लिए फीडबैक सिग्नल ऑप्टोकॉप्लर और टीएल431 का उपयोग करके सीधे आउटपुट वोल्टेज से लिया जाता है। इसकी विशेषताएं हैं:
① प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया विधि, अच्छा भार विनियमन दर, रैखिक विनियमन दर और उच्च परिशुद्धता;
②. समायोजन सर्किट जटिल और महंगा है;
③. ऑप्टोकॉप्लर को अलग करना आवश्यक है, जिसमें समय के साथ उम्र बढ़ने की समस्या होती है।
2. सेकेंडरी साइड (सेकेंडरी) डायोड रेक्टिफिकेशन औरMOSFETतुल्यकालिक सुधार एसएसआर
फ्लाईबैक कनवर्टर का द्वितीयक पक्ष (सेकेंडरी) आमतौर पर फास्ट चार्जिंग के बड़े आउटपुट करंट के कारण डायोड रेक्टिफिकेशन का उपयोग करता है। विशेष रूप से डायरेक्ट चार्जिंग या फ्लैश चार्जिंग के लिए, आउटपुट करंट 5A जितना अधिक होता है। दक्षता में सुधार करने के लिए, रेक्टिफायर के रूप में डायोड के बजाय MOSFET का उपयोग किया जाता है, जिसे सेकेंडरी (द्वितीयक) सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन SSR कहा जाता है, जैसा कि चित्र 3 और 4 में दिखाया गया है।
द्वितीयक पक्ष (द्वितीयक) डायोड सुधार के लक्षण:
①. सरल, किसी अतिरिक्त ड्राइव नियंत्रक की आवश्यकता नहीं है, और लागत कम है;
② जब आउटपुट करंट बड़ा होता है, तो दक्षता कम होती है;
③. उच्च विश्वसनीयता।
द्वितीयक पक्ष (माध्यमिक) MOSFET तुल्यकालिक सुधार की विशेषताएं:
①. जटिल, अतिरिक्त ड्राइव नियंत्रक और उच्च लागत की आवश्यकता;
②. जब आउटपुट करंट बड़ा होता है, तो दक्षता अधिक होती है;
③. डायोड की तुलना में उनकी विश्वसनीयता कम है।
व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, ड्राइविंग की सुविधा के लिए सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन एसएसआर के एमओएसएफईटी को आमतौर पर उच्च अंत से निम्न अंत तक ले जाया जाता है, जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है।
सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन एसएसआर के उच्च-स्तरीय एमओएसएफईटी की विशेषताएं:
①. इसके लिए बूटस्ट्रैप ड्राइव या फ्लोटिंग ड्राइव की आवश्यकता होती है, जो महंगा है;
②. अच्छी ईएमआई.
निचले सिरे पर रखे गए सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन SSR MOSFET की विशेषताएं:
① सीधी ड्राइव, सरल ड्राइव और कम लागत;
②. ख़राब ईएमआई.
3. प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) नियंत्रण और द्वितीय पक्ष (द्वितीयक) नियंत्रण
PWM मुख्य नियंत्रक को प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) पर रखा गया है। इस संरचना को प्राइमरी साइड (प्राथमिक) नियंत्रण कहा जाता है। आउटपुट वोल्टेज, लोड विनियमन दर और रैखिक विनियमन दर की सटीकता में सुधार करने के लिए, प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) नियंत्रण के लिए फीडबैक लिंक बनाने के लिए बाहरी ऑप्टोकॉप्लर और टीएल 431 की आवश्यकता होती है। सिस्टम बैंडविड्थ छोटा है और प्रतिक्रिया की गति धीमी है।
यदि पीडब्लूएम मुख्य नियंत्रक को द्वितीयक पक्ष (माध्यमिक) पर रखा गया है, तो ऑप्टोकॉप्लर और टीएल431 को हटाया जा सकता है, और आउटपुट वोल्टेज को सीधे नियंत्रित किया जा सकता है और तेज प्रतिक्रिया के साथ समायोजित किया जा सकता है। इस संरचना को द्वितीयक (द्वितीयक) नियंत्रण कहा जाता है।
प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) नियंत्रण की विशेषताएं:
①. ऑप्टोकॉप्लर और TL431 की आवश्यकता है, और प्रतिक्रिया की गति धीमी है;
②. आउटपुट सुरक्षा की गति धीमी है.
③. सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन निरंतर मोड सीसीएम में, द्वितीयक पक्ष (माध्यमिक) को सिंक्रोनाइज़ेशन सिग्नल की आवश्यकता होती है।
द्वितीयक (माध्यमिक) नियंत्रण की विशेषताएं:
①. आउटपुट का सीधे पता लगाया जाता है, किसी ऑप्टोकॉप्लर और TL431 की आवश्यकता नहीं होती है, प्रतिक्रिया गति तेज़ होती है, और आउटपुट सुरक्षा गति तेज़ होती है;
②. सेकेंडरी साइड (सेकेंडरी) सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET को सिंक्रोनाइज़ेशन सिग्नल की आवश्यकता के बिना सीधे संचालित किया जाता है; प्राइमरी साइड (प्राथमिक) हाई-वोल्टेज MOSFET के ड्राइविंग सिग्नल को संचारित करने के लिए पल्स ट्रांसफार्मर, चुंबकीय कपलिंग या कैपेसिटिव कपलर जैसे अतिरिक्त उपकरणों की आवश्यकता होती है।
③. प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) को एक प्रारंभिक सर्किट की आवश्यकता होती है, या द्वितीयक पक्ष (माध्यमिक) को प्रारंभ करने के लिए एक सहायक बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है।
4. सतत सीसीएम मोड या असंतत डीसीएम मोड
फ्लाईबैक कनवर्टर निरंतर सीसीएम मोड या असंतत डीसीएम मोड में काम कर सकता है। यदि स्विचिंग चक्र के अंत में द्वितीयक (सेकेंडरी) वाइंडिंग में करंट 0 तक पहुंच जाता है, तो इसे डिसकंटेंट डीसीएम मोड कहा जाता है। यदि स्विचिंग चक्र के अंत में द्वितीयक (सेकेंडरी) वाइंडिंग की धारा 0 नहीं है, तो इसे निरंतर सीसीएम मोड कहा जाता है, जैसा कि चित्र 8 और 9 में दिखाया गया है।
यह चित्र 8 और चित्र 9 से देखा जा सकता है कि सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन एसएसआर की कार्यशील स्थिति फ्लाईबैक कनवर्टर के विभिन्न ऑपरेटिंग मोड में भिन्न होती है, जिसका अर्थ यह भी है कि सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन एसएसआर की नियंत्रण विधियां भी अलग-अलग होंगी।
यदि निरंतर सीसीएम मोड में काम करते समय मृत समय को नजरअंदाज कर दिया जाता है, तो सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन एसएसआर में दो स्थितियां होती हैं:
①. प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) उच्च-वोल्टेज MOSFET चालू है, और द्वितीयक पक्ष (द्वितीयक) सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET बंद है;
②. प्राइमरी साइड (प्राथमिक) हाई-वोल्टेज MOSFET बंद है, और सेकेंडरी साइड (सेकेंडरी) सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET चालू है।
इसी प्रकार, यदि मृत समय को नजरअंदाज कर दिया जाता है, तो असंतत डीसीएम मोड में काम करते समय सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन एसएसआर की तीन स्थितियां होती हैं:
①. प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) उच्च-वोल्टेज MOSFET चालू है, और द्वितीयक पक्ष (द्वितीयक) सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET बंद है;
②. प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) उच्च-वोल्टेज MOSFET बंद है, और द्वितीयक पक्ष (द्वितीयक) सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET चालू है;
③. प्राइमरी साइड (प्राथमिक) हाई-वोल्टेज MOSFET बंद है, और सेकेंडरी साइड (सेकेंडरी) सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET बंद है।
5. निरंतर सीसीएम मोड में सेकेंडरी साइड (सेकेंडरी) सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन एसएसआर
यदि फास्ट-चार्ज फ्लाईबैक कनवर्टर निरंतर सीसीएम मोड में संचालित होता है, तो प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) नियंत्रण विधि, द्वितीयक पक्ष (द्वितीयक) तुल्यकालिक सुधार MOSFET को शटडाउन को नियंत्रित करने के लिए प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) से एक सिंक्रनाइज़ेशन सिग्नल की आवश्यकता होती है।
सेकेंडरी साइड (सेकेंडरी) के सिंक्रोनस ड्राइव सिग्नल को प्राप्त करने के लिए आमतौर पर निम्नलिखित दो तरीकों का उपयोग किया जाता है:
(1) सीधे द्वितीयक (द्वितीयक) वाइंडिंग का उपयोग करें, जैसा चित्र 10 में दिखाया गया है;
(2) सिंक्रोनस ड्राइव सिग्नल को प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) से द्वितीयक पक्ष (माध्यमिक) तक संचारित करने के लिए पल्स ट्रांसफार्मर जैसे अतिरिक्त अलगाव घटकों का उपयोग करें, जैसा कि चित्र 12 में दिखाया गया है।
सिंक्रोनस ड्राइव सिग्नल प्राप्त करने के लिए सीधे सेकेंडरी (द्वितीयक) वाइंडिंग का उपयोग करना, सिंक्रोनस ड्राइव सिग्नल की सटीकता को नियंत्रित करना बहुत मुश्किल है, और अनुकूलित दक्षता और विश्वसनीयता प्राप्त करना मुश्किल है। कुछ कंपनियां नियंत्रण सटीकता में सुधार के लिए डिजिटल नियंत्रकों का भी उपयोग करती हैं, जैसा कि चित्र 11 शो में दिखाया गया है।
सिंक्रोनस ड्राइविंग सिग्नल प्राप्त करने के लिए पल्स ट्रांसफार्मर का उपयोग करने से उच्च सटीकता होती है, लेकिन लागत अपेक्षाकृत अधिक होती है।
द्वितीयक पक्ष (माध्यमिक) नियंत्रण विधि आमतौर पर द्वितीयक पक्ष (माध्यमिक) से प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) तक सिंक्रोनस ड्राइव सिग्नल संचारित करने के लिए एक पल्स ट्रांसफार्मर या चुंबकीय युग्मन विधि का उपयोग करती है, जैसा कि चित्र 7.v में दिखाया गया है।
6. असंतत डीसीएम मोड में सेकेंडरी साइड (सेकेंडरी) सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन एसएसआर
यदि फास्ट चार्ज फ्लाईबैक कनवर्टर बंद डीसीएम मोड में काम करता है। प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) नियंत्रण विधि या द्वितीयक पक्ष (द्वितीयक) नियंत्रण विधि के बावजूद, सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET के डी और एस वोल्टेज ड्रॉप का सीधे पता लगाया और नियंत्रित किया जा सकता है।
(1) सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET को चालू करना
जब सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET के VDS का वोल्टेज सकारात्मक से नकारात्मक में बदल जाता है, तो आंतरिक परजीवी डायोड चालू हो जाता है, और एक निश्चित देरी के बाद, सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET चालू हो जाता है, जैसा कि चित्र 13 में दिखाया गया है।
(2) सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET को बंद करना
सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET चालू होने के बाद, VDS=-Io*Rdson. जब सेकेंडरी (द्वितीयक) वाइंडिंग करंट घटकर 0 हो जाता है, यानी, जब करंट डिटेक्शन सिग्नल VDS का वोल्टेज नकारात्मक से 0 में बदल जाता है, तो सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET बंद हो जाता है, जैसा कि चित्र 13 में दिखाया गया है।
व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET सेकेंडरी (द्वितीयक) वाइंडिंग करंट 0 (VDS=0) तक पहुंचने से पहले बंद हो जाता है। विभिन्न चिप्स द्वारा निर्धारित वर्तमान पहचान संदर्भ वोल्टेज मान भिन्न होते हैं, जैसे -20mV, -50mV, -100mV, -200mV, आदि।
सिस्टम का करंट डिटेक्शन रेफरेंस वोल्टेज तय हो गया है। वर्तमान पहचान संदर्भ वोल्टेज का निरपेक्ष मान जितना अधिक होगा, हस्तक्षेप त्रुटि उतनी ही कम होगी और सटीकता उतनी ही बेहतर होगी। हालाँकि, जब आउटपुट लोड करंट Io कम हो जाता है, तो सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET बड़े आउटपुट करंट पर बंद हो जाएगा, और इसका आंतरिक परजीवी डायोड लंबे समय तक संचालन करेगा, इसलिए दक्षता कम हो जाती है, जैसा कि चित्र 14 में दिखाया गया है।
इसके अलावा, यदि वर्तमान पहचान संदर्भ वोल्टेज का निरपेक्ष मान बहुत छोटा है। सिस्टम त्रुटियों और हस्तक्षेप के कारण द्वितीयक (द्वितीयक) वाइंडिंग करंट 0 से अधिक होने के बाद सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET बंद हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप रिवर्स इनफ्लो करंट होता है, जिससे दक्षता और सिस्टम विश्वसनीयता प्रभावित होती है।
उच्च परिशुद्धता वर्तमान पहचान सिग्नल सिस्टम की दक्षता और विश्वसनीयता में सुधार कर सकते हैं, लेकिन डिवाइस की लागत बढ़ जाएगी। वर्तमान पहचान संकेत की सटीकता निम्नलिखित कारकों से संबंधित है:
①. वर्तमान पहचान संदर्भ वोल्टेज की सटीकता और तापमान बहाव;
②. बायस वोल्टेज और ऑफसेट वोल्टेज, बायस करंट और ऑफसेट करंट, और करंट एम्पलीफायर का तापमान बहाव;
③. सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET के ऑन-वोल्टेज Rdson की सटीकता और तापमान बहाव।
इसके अलावा, सिस्टम के नजरिए से, इसे डिजिटल नियंत्रण, वर्तमान पहचान संदर्भ वोल्टेज को बदलने और सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET ड्राइविंग वोल्टेज को बदलने के माध्यम से बेहतर बनाया जा सकता है।
जब आउटपुट लोड करंट Io कम हो जाता है, यदि पावर MOSFET का ड्राइविंग वोल्टेज कम हो जाता है, तो संबंधित MOSFET टर्न-ऑन वोल्टेज Rdson बढ़ जाता है। जैसा कि चित्र 15 में दिखाया गया है, सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET के जल्दी बंद होने से बचना संभव है, परजीवी डायोड के संचालन समय को कम करना और सिस्टम की दक्षता में सुधार करना संभव है।
चित्र 14 से देखा जा सकता है कि जब आउटपुट लोड करंट Io कम हो जाता है, तो करंट डिटेक्शन रेफरेंस वोल्टेज भी कम हो जाता है। इस तरह, जब आउटपुट करंट Io बड़ा होता है, तो नियंत्रण सटीकता में सुधार के लिए एक उच्च करंट डिटेक्शन रेफरेंस वोल्टेज का उपयोग किया जाता है; जब आउटपुट करंट Io कम होता है, तो कम करंट डिटेक्शन रेफरेंस वोल्टेज का उपयोग किया जाता है। यह सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET के संचालन समय में भी सुधार कर सकता है और सिस्टम की दक्षता में सुधार कर सकता है।
जब उपरोक्त विधि का उपयोग सुधार के लिए नहीं किया जा सकता है, तो शोट्की डायोड को सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET के दोनों सिरों पर समानांतर में भी जोड़ा जा सकता है। सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET को पहले से बंद करने के बाद, फ्रीव्हीलिंग के लिए एक बाहरी शोट्की डायोड को जोड़ा जा सकता है।
7. सेकेंडरी (माध्यमिक) नियंत्रण सीसीएम+डीसीएम हाइब्रिड मोड
वर्तमान में, मोबाइल फोन की फास्ट चार्जिंग के लिए मूल रूप से दो सामान्य रूप से उपयोग किए जाने वाले समाधान हैं:
(1) प्राथमिक पक्ष (प्राथमिक) नियंत्रण और डीसीएम कार्य मोड। सेकेंडरी साइड (सेकेंडरी) सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET को सिंक्रोनाइज़ेशन सिग्नल की आवश्यकता नहीं होती है।
(2) सेकेंडरी (माध्यमिक) नियंत्रण, सीसीएम+डीसीएम मिश्रित ऑपरेटिंग मोड (जब आउटपुट लोड करंट कम हो जाता है, सीसीएम से डीसीएम तक)। सेकेंडरी साइड (सेकेंडरी) सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET सीधे संचालित होता है, और इसके टर्न-ऑन और टर्न-ऑफ लॉजिक सिद्धांत चित्र 16 में दिखाए गए हैं:
सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET को चालू करना: जब सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET के VDS का वोल्टेज सकारात्मक से नकारात्मक में बदल जाता है, तो इसका आंतरिक परजीवी डायोड चालू हो जाता है। एक निश्चित देरी के बाद, सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET चालू हो जाता है।
सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET को बंद करना:
① जब आउटपुट वोल्टेज निर्धारित मान से कम होता है, तो MOSFET के टर्न-ऑफ को नियंत्रित करने और CCM मोड में काम करने के लिए सिंक्रोनस क्लॉक सिग्नल का उपयोग किया जाता है।
② जब आउटपुट वोल्टेज निर्धारित मान से अधिक होता है, तो सिंक्रोनस क्लॉक सिग्नल को परिरक्षित किया जाता है और कार्य करने का तरीका डीसीएम मोड के समान होता है। VDS=-Io*Rdson सिग्नल सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन MOSFET के शटडाउन को नियंत्रित करता है।
अब, हर कोई जानता है कि संपूर्ण फास्ट चार्जिंग QC में MOSFET की क्या भूमिका है!
ओलुकी के बारे में
ओलुकी की कोर टीम ने 20 वर्षों से घटकों पर ध्यान केंद्रित किया है और इसका मुख्यालय शेन्ज़ेन में है। मुख्य व्यवसाय: MOSFET, MCU, IGBT और अन्य उपकरण। मुख्य एजेंट उत्पाद विंसोक और सेमीसेमिकॉन हैं। उत्पादों का व्यापक रूप से सैन्य उद्योग, औद्योगिक नियंत्रण, नई ऊर्जा, चिकित्सा उत्पाद, 5जी, इंटरनेट ऑफ थिंग्स, स्मार्ट होम और विभिन्न उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादों में उपयोग किया जाता है। मूल वैश्विक सामान्य एजेंट के फायदों पर भरोसा करते हुए, हम चीनी बाजार पर आधारित हैं। हम अपने ग्राहकों को विभिन्न उन्नत उच्च तकनीक वाले इलेक्ट्रॉनिक घटकों को पेश करने, उच्च गुणवत्ता वाले उत्पादों के उत्पादन में निर्माताओं की सहायता करने और व्यापक सेवाएं प्रदान करने के लिए अपनी व्यापक लाभप्रद सेवाओं का उपयोग करते हैं।
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