Современная электроника №2/2021

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 56 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2021 На рис. 7 показано включение пред- варительного смещения без какой-либо проблемы. На рис. 8 показано нараста- ние обратного тока и падение выход- ного напряжения, когда не обеспече- но фиксирование предварительного напряжения смещения. Нижний тран- зистор MOSFET остаётся во включён- ном состоянии в течение определённо- го времени, ток дросселя увеличивается и становится отрицательным. Большой обратный ток с выхода служит причи- ной падения выходного напряжения, что недопустимо. Для предотвращения этой ситуации (для того чтобы достигнуть включения с предварительным смещением) син- хронный MOSFET должен быть удер- жан в выключенном состоянии во время включения устройства. Суще- ствуют различные методы для успешно- го включения с предварительным сме- щением в синхронных выпрямителях. Может быть использован компаратор для удержания синхронного MOSFET в выключенном состоянии во время включения до момента, пока выход- ное напряжение достигнет приблизи- тельно 60…70% своего конечного значе- ния. Недостатком является то, что пока синхронный MOSFET не включён, его внутренний диод проводит ток, и это может привести к значительным поте- рям. Затем синхронный MOSFET дебло- кируется, и он может начать переклю- чение. При условии холостого хода и при нагрузках, близких к холосто- му ходу, до тех пор пока синхронный MOSFET не включится, микросхема ШИМ-контроллера IR3710 будет рабо- тать в режиме пропуска импульсов. В некоторых структурах схем с пред- варительным смещением обеспечи- вается мягкий запуск при управле- нии затвором синхронного MOSFET, для того чтобы время включения син- хронного MOSFET увеличивалось постепенно. Микросхема запускается в асинхронном режиме и удерживает синхронный MOSFET в выключенном состоянии до тех пор, пока не будет сформирован первый импульс для затвора верхнего MOSFET. Синхрон- ный MOSFET всегда начинает работать с импульсом небольшой длительности и постепенно увеличивает длительность импульса с шагом 25, 50, 75 и 100% до тех пор, пока он не достигнет устано- вившегося значения. Это будет гаран- тировать, что обратный ток в выходном дросселе не увеличится. Измерение тока дросселя и выклю- чение синхронного MOSFET в момент пересечения током нуля является другим методом осуществления кон- тролируемого включения. Другой способ – отслеживать длительность импульса VTвыпр и затем включать MOSFET VTсинхр только когда длитель- ность импульса VTвыпр достигнет неко- торой заранее определённой длитель- ности. Это может также предотвратить работу синхронного MOSFET с повы- шенной нагрузкой во время включения. Должно быть уделено внимание обе- спечению такого режима, при котором выходное напряжение повышается рав- номерноине создаёт никаких выбросов на выходе, когда открывается транзистор Рис. 6. Формы сигналов изолированного понижающего преобразователя при выключении (a) и с расширенным визуальным отображением (б) Показаны следующие формы сигналов: выходное напряжение Vвых (Ch1), напряжение на стоке транзистора VTсинхр (Ch2) и напряжение на стоке MOSFET VTвыпр (Ch3) а б Ch3 Ch2 Ch1 Рис. 7. Формы сигналов включения предварительного смещения для неизолированного понижающего преобразователя. Vвх = 12 В и Vвых = 1,1 В Приведены формы сигналов для напряжения на затворе верхнего MOSFET (Ch1), напряжение на затворе нижнего MOSFET (Ch2), выходное напряжение Vвых (Ch3) и ток дросселя (2 A/ деление) (Ch4) Рис. 9. Быстрое изменение 100% нагрузки в неизолированном DC/DC-преобразователе Vвх = 12 В и Vвых = 1,1 В. Представлены формы сигналов для напряжения на затворе верхнего MOSFET (Ch1), напряжения на затворе нижнего MOSFET (Ch2), выходного напряжения Vвых (Ch3) и тока дросселя (5A/деление) (Ch4) Ch1 Ch1 Ch2 Ch2 Ch3 Ch3 Ch4 Ch4 Рис. 8. Формы сигналов включения предварительного смещения для неизолированного понижающего преобразователя с проблемой (а) и то же в увеличенном масштабе (б) Vвх = 12 В и Vвых = 1,1 В. Формы сигналов приведены для напряжения на затворе верхнего MOSFET (Ch1), напряжения на затворе нижнего MOSET (Ch2), выходного напряжения Vвых (Ch3) и тока дросселя (2A/деление) (Ch4) Ch1 Ch2 Ch3 Ch4 а б