1、創新的節能技術(NCP4303)有關能效問題Source: Energy Information Administration能源統計1990 2005Demandup +59%Productionup +40%更多電廠和更多污染能效: 采用高科技消耗更少的能源達到相同的任務節制: 改變生活方式用更少的能源:選擇?Source: Energy Star全球能效標準China CNIS,China CSC (ex-CECP)Japan Top RunnerJapanEco MarkAustralian Greenhouse OfficeCalifornia EnergyCommissionEur

2、opeCode of Conduct,EuP Ecodesign,Eco-LabelENERGY STARKorea e-StandbyCanada OE, CE, & more Europe: Code of Conduct EuP Ecodesign,Eco-LabelUS ENERGY STAR OE, EPS CA Energy Commission South Korea EPS Japan China CNIS OE EPS Taiwan OE Australia OE, CE, EPS New Zealand OE, CE EPS: External Power Supplies

3、OE: Office EquipmentCE: Consumer Electronics不同功率的拓撲結構Increasing Power Levelsforwardflyback2-transistor forwardLLC HB resonant topology擁有豐富的產品軟開關拓撲范例（1）準諧振MOSFET turns on when VDS(t) reaches its minimum value.Minimizes switching lossesImproves the EMI signatureMOSFET turns on in first valleyMOSFET tu

4、rns on in second valleyvalley軟開關拓撲范例（2）正激有源鉗位Active clamp forward topology operationSwitching losses (turn-on)Valley Switching to reduce switching lossesSeries Resonant LLC Half BridgeSwitching losses = 0 ZVSLmagLrCrBFlux Density (T)HMagnetic FieldStrength (A.t/m) BFlux Density (T)HMagnetic FieldStr

5、ength (A.t/m)Better utilization of magnetics軟開關拓撲范例（3）半橋諧振半橋諧振的優點Series type of resonant converter that allows operation over relatively wide input voltage and output load rangesLimited number of components: resonant tank can be partially or fully integrated into main transformerZero Voltage Switchi

6、ng (ZVS) condition for the primary switches under all load conditionsZero Current Switching (ZCS) for secondary rectifier under all load conditionsSimple synchronous rectification (SR) implementation性價比高，高效且低EMI同步整流基本原理Sprim VDRV(t)Ssync Vsync(t)負載tdelay輸出電容(Cout)Ssync體二極管(Body diode)MOSFET通道Sprim開關

7、電源次級端同步整流(SR)原理及NCP4303 SR驅動器應用設計The NCP4303 is a versatile full featured controller and drive for synchronous rectification in switch mode power supplies with high efficiency requirements.Externally adjustable min. on and min. off timesLow turn off delay and high sink currentTrue secondary zero cur

8、rent detectionFights ringing and dropouts induced by PCBExcellent use of switching cycle for high efficiencyWide Vcc range up to 30 V allows use with 24V outputs40ns turn off delay from current sense input to driverInterface to external signal for CCM modeTrigger input to enter standby, low consumpt

9、ion mode5 A / 2.5 A peak sink / source drive capabilityParasitic Induction Compensation500 kHz maximum operating frequency Notebook AdaptersHigh Power AC/DC AdaptersUltra Slim Flat TVGaming ConsolesATX power suppliesNCP4303A/B 次級端同步整流驅動器NCP4303ADR2G, NCP4303BDR2GSOIC-8Diver Clamp Voltage: A = 12 V,

10、B = 6 V電源段選擇 應用同步整流(SR)的理據高于特定輸出功率時，同步整流能夠大幅提升能效計算出來的1個肖特基二極管的損耗計算出來的1個同步整流MOSFET(含驅動)的損耗輸出功率的1.4 %(注1)輸出功率的2.17 %(注1)輸出功率的2.33 %(注1)此時應當關閉同步整流注1：計算針對的是2個SR整流器- 支持在連續導電模式(CCM)和不連續導電模式(DCM)應用中工作- 真正的次級零電流檢測(ZCD)，帶可調節閾值- 自動寄生電感補償- 從電流感測(CS)電阻到驅動器有40 ns的關閉延遲- 在CCM模式下提供至外部信號的接口- 以觸發器輸入進入待機模式- 可調節最小導通時間，

11、與Vcc電平無關- 可調節最小關閉時間，與Vcc電平無關- 5 A / 2.5 A峰值電流驅動能力- 電壓范圍高達30 V12 V或6 V的門驅動鉗位電壓- 低啟動電流消耗和低待機電流消耗- 最大工作頻率可達500 kHzNCP4303同步整流控制器關鍵持性NCP4303引腳功能說明引腳編號引腳名稱功能引腳功能說明1VccSupplies the driverVcc supply terminal of the controller. 2Min_toffMinimum off time adjustAdjust the minimum off time 3Min_tonMinimum on t

12、ime adjustAdjust the minimum on time 4TRIG/DisableForced reset inputThis input turns off the SR MOSFET. Activates sleep mode if pulled up for more than 100 us.5CSCurrent sense of the SR MOSFETThis pin detects if the current flows through the SR MOSFET and/or its body diode. Resistor in series with t

13、his pin adjusts the turn-off current level threshold.6COMPIC analog groundUse as a Kelvin connection to auxiliary compensation inductance. If SR MOSFET package parasitic inductance compensation is not use, connect this pin to GND.7GNDIC groundGround connection for the SR MOSFET driver and Vcc decoup

14、ling capacitor. Connection ground for minimum ton, toff adjust resistors and trigger input 8DRVGate driver outputDriver output for the SR MOSFET. NCP4303: 器件框圖及關鍵功能說明最小導通(ON)和關閉(OFF)時間調節精確的零電流檢測，帶可調節閾值自動寄生電感補償在CCM模式下提供至外部信號的接口或關閉工作NCP4303: 應用NCP4303能用于連續導電模式(CCM)、不連續導電模式(DCM)、準諧振(QR)模式，及反激、正激和其它拓撲結構

15、。以PCB走線搭接(trace strap)創建補償電感最小導通/關閉時間調節NCP4303: 應用NCP4303: 應用源自初級端驅動器的觸發器信號需要最小導通/關閉時間會導致控制器關閉會導通控制器導通NCP4303可編程最小導通及關閉時間功能提供消隱特性(blanking)，防止 振鈴期間開關MOSFET漏極振鈴會導致同步整流控制器出現不需要的開關典型MOSFET開關特性最小導通/關閉時間計算在出現最小導通時間和/或最小關閉時間偶然對地短路的情況下，絕對最小導電時間時長內部鉗位為300 ns，最小關閉時間時長內部鉗位為620 ns最大關閉時間和最大導通時間為4.8 sTon_min = 1

16、00*10-12 *RT_on_min Toff_min = 100*10-12 *RT_off_min NCP4303零電流檢測(ZCD)1) 次級電壓繞組反相。二極管D1導電，MOSFET M1的漏電壓降至-1 V2) SYNC/CS引腳輸出100 A電流，這電流在Rshift_cs電阻兩端產生電壓導通/關閉閾值可調節3) SYNC/CS引腳上的電壓低于 Vth_cs時，DRV導通4) 電流降低時，漏電壓增加到高于Vth_cs閾值，MOSFET關閉- 1V +Vcs Vth_csVcs 能效降低頻率或dIsec(t)/dt越高，能效下降得越多寄生電感效應使用了極低導通阻抗(Rds_on)的

17、MOSFET時，這個問題變得很嚴重Vth_zcd= 0 mV的SR控制器Vth_zcd= -5 mV的SR控制器ZCD閾值電壓為0 mV的SR控制器為SR MOSFET提供更長的導電周期NCP4303寄生電感補償特意在電路板上增加補償電感， Lcomp = Ldrain + Lsource兩個感測端子產生補償電壓，調整電流感測比較器的閾值電壓在Lcomp=Ldrain+Lsource(易于確保能夠極佳地再現)的情況下，SR MOSFET封裝的寄生電感得到完全補償，系統能夠僅根據SR MOSFET導通阻抗，精確地檢測次級電流此ZCD系統不會隨著di(t)/dt變化而變化如果忽略Lcomp，此ZC

18、D系統完全兼容于當今的ZCD系統。COMP和GND引腳需要短路，且IC的GND引腳必須直接連接至SR MOSFET源極NCP4303寄生電感補償能在電路板上或使用線搭接(wire strap)提供補償電感SR MOSFET門電壓次級電流由于采用了專利的NCP4303寄生電感補償技術，導電周期延至最長NCP4303寄生電感補償采用寄生電感補償時能效提高已補償 = 使用了寄生電感補償；未補償 = 未使用寄生電感補償12 V / 20 A LLC應用MOSFET器件B在滿載VDCin=350 V、未使用補償時的波形Ch1- Gate Q6 (DRV IC2)Ch2- Gate Q1 (DRV IC1

19、)Ch3- Current in Drain Q6Ch4- Current in Drain Q1由于未補償TO220封裝寄生電感，驅動器在初期關閉。FET B由于導通阻抗更低、寄生電感有更大影響，情況更糟糕。Ch1- Gate Q6 (DRV IC2)Ch2- Gate Q1 (DRV IC1)Ch3- Current in Drain Q6Ch4- Current in Drain Q1驅動器差不多在零電流時關閉 = 能效提升至最高。MOSFET器件B在滿載VDCin=350 V、使用了補償時的波形NCP4303觸發器輸入兩種潛在應用：在輕載期間，同步整流的能效可能比傳統整流方法低，因為M

20、OSFET壓降減小提供的導電損耗優勢被開關損耗所抵消，開關頻率在輕載時增加的HB LLC拓撲結構猶為如此。2) 輕載條件下關閉1) CCM應用中的初級端關閉控制NCP4303在CCM應用中觸發觸發器在從最小關閉時間的末期到最小導通時間的末期之間消隱，目的有兩個：抑制輸入噪聲，避免開關電源布線中的寄生振鈴半橋(HB)和HB LLC應用中，在同步脈沖太寬、每個開關周期出現兩次時，避免門驅動器錯誤關閉 TRIG信號的上升沿觸發驅動關閉 從觸發器到驅動輸出的傳播延遲為12 ns (典型值)NCP4303休眠模式 當Trig/Disable拉至高于1.5 V電平時,驅動器關閉 如果TRIA維持高電平的時

21、間超過100 s，NCP4303進入休眠模式- 電流消耗降低至390 A TRIG信號釋放時，NCP4303在500 ns內恢復工作NCP4303休眠模式Trig/disable輸入的工作波形 器件休眠模式過渡Trig/disable輸入的工作波形 器件喚醒過渡簡單及無噪聲的導通/關閉控制驅動器鉗位選擇某些SR MOSFET提供低通道阻抗以降低門電壓，從而提供較低門電壓鉗位的優勢其它SR MOSFET要求較高的門電壓NCP4303提供兩種門鉗位電壓：6 V (B版本)和12 V (版本)某SR MOSFET的理論損耗為輸出電流的函數評估板 240 W - 12 V, 20 A 雙電感加單電容(LLC)拓撲結構 旨在用于ATX電源或一體機應