上一期介紹了安森美Totem Pole PFC+LLC拓撲設計300W 20V的高壓側方案，而低壓側輸出整流部分同樣影響到整個產品的效率及功率密度。傳統的輸出整流是以被動元件Diode來設計，但Diode的導通損耗大與切換速度慢等缺點限制了電源產品的效率及功率密度。因此，近年來採用IC+MOSFET的主動式同頻整流方案得以廣泛應用。本文以安森美onsemi推出的新一代同步整流IC NCP4318來設計此方案的輸出整流。
NCP4318的關鍵特性
NCP4318採用混合模式同步整流關斷控制，具有反向電流保護特性，確保可靠的同步整流，每個同步整流 MOSFET都有專用的200 V額定漏極檢測和專用源極檢測引腳，遲滯帶死區時間調節控制有助於最小化本體二極體導通時間和最大化能效。輕載時當電容電流足以預先導通MOSFET時，NCP4318檢測到同步整流器的電流反向。通過增加在輕載條件下的導通延遲，可避免這樣的運行模式，提供安全、穩定和高效的工作，避免漏極電壓突波。
NCP4318有一個自調節最小導通時間電路，以更好地抗噪。同步整流1~3階式門(閘)極導通電壓與軟啟動脈衝數控制。它可根據負載條件、工作頻率和溫度自調節門電壓控制 (10 V, 6 V, 5 V)，從而提高輕載條件和高頻工作下的能效。精密的保護功能如初級端關斷、漏極檢測異常保護等實現更高的可靠性。節能模式下的工作電流低，典型值100 uA。6 V門輸出電壓的軟啟動確保穩定的啟動。具有30 ns的極快導通和關斷延遲時間，強大的電流能力，源電流/灌電流為1.5 A/4.5 A。寬工作電壓範圍6.5 V至35 V。工作頻率範圍22 kHz到500 kHz。
圖1所示為NCP4318的典型應用電路，在初級端有一個LLC控制器。在次級端，配置非常簡單，包含一個NCP4318控制器和2個外置電阻，在噪聲嚴重的系統中可能需要再添加2個電容。因此，NCP4318是個高度集成的控制器，所需外部元件非常少。
圖1：NCP4318的典型應用電路
NCP4318常用的3個版本
圖2：NCP4318常用的3個版本
本文採用NCP4318ALCDR2G設計, 參考下表其4mV的VTH-OFF步進值時對應的Roffset為15ohm:
|
Option |
VTH-HGH (V) |
VTH-OFF Range |
VTH-OFF-STEP |
VTH-OFF-RST (mV) |
VSD-PRI (mV) |
KTON1 (%) / KTON2 (%) |
|
NCP4318ALS |
1.5 |
-6 ~ 242 |
8 |
10 |
200 |
52 / 22 |
|
NCP4318ALC |
0.85 |
-6 ~ 118 |
4 |
2 |
150 |
52 / 22 |
|
NCP4318BLC |
0.85 |
-6 ~ 118 |
4 |
2 |
150 |
52 / 22 |
同步MOSFET的選擇
我們根據前面LLC設計中得出輸出反向耐壓40.4V， 每路Ipeak=11.78A， 因而需要耐壓60V和Rdson<0.1/11.78=8mohm的MOSFET；同樣選型NTMYS3D3N06CL，輸出波形如下：
圖3：輸出波形（Load=5A）
圖4：輸出波形（Load=15A）
實測整機效率如下：
圖5：整機效率
能效測試
安森美對NCP4318和競爭對手的同類器件也進行了能效對比測試，其中Vin=390 Vdc，可看到從輕載到重載，NCP4318的能效都是極高的，最高時約97%。
圖6：NCP4318提供高能效
參考來源