上一期介绍了安森美Totem Pole PFC+LLC拓扑设计300W 20V的高压侧方案，而低压侧输出整流部分同样影响到整个产品的效率及功率密度。传统的输出整流是以被动元件Diode来设计，但Diode的导通损耗大与切换速度慢等缺点限制了电源产品的效率及功率密度。因此，近年来采用IC+MOSFET的主动式同频整流方案得以广泛应用。本文以安森美onsemi推出的新一代同步整流IC NCP4318来设计此方案的输出整流。
NCP4318的关键特性
NCP4318采用混合模式同步整流关断控制，具有反向电流保护特性，确保可靠的同步整流，每个同步整流 MOSFET都有专用的200 V额定漏极检测和专用源极检测引脚，迟滞带死区时间调节控制有助于最小化本体二极管导通时间和最大化能效。轻载时当电容电流足以预先导通MOSFET时，NCP4318检测到同步整流器的电流反向。通过增加在轻载条件下的导通延迟，可避免这样的运行模式，提供安全、稳定和高效的工作，避免漏极电压突波。
NCP4318有一个自调节最小导通时间电路，以更好地抗噪。同步整流1~3阶式门(闸)极导通电压与软启动脉冲数控制。它可根据负载条件、工作频率和温度自调节门电压控制 (10 V, 6 V, 5 V)，从而提高轻载条件和高频工作下的能效。精密的保护功能如初级端关断、漏极检测异常保护等实现更高的可靠性。节能模式下的工作电流低，典型值100 uA。6 V门输出电压的软启动确保稳定的启动。具有30 ns的极快导通和关断延迟时间，强大的电流能力，源电流/灌电流为1.5 A/4.5 A。宽工作电压范围6.5 V至35 V。工作频率范围22 kHz到500 kHz。
图1所示为NCP4318的典型应用电路，在初级端有一个LLC控制器。在次级端，配置非常简单，包含一个NCP4318控制器和2个外置电阻，在噪声严重的系统中可能需要再添加2个电容。因此，NCP4318是个高度集成的控制器，所需外部元件非常少。
图1：NCP4318的典型应用电路
NCP4318常用的3个版本
图2：NCP4318常用的3个版本
本文采用NCP4318ALCDR2G设计, 参考下表其4mV的VTH-OFF步进值时对应的Roffset为15ohm:
|
Option |
VTH-HGH (V) |
VTH-OFF Range |
VTH-OFF-STEP |
VTH-OFF-RST (mV) |
VSD-PRI (mV) |
KTON1 (%) / KTON2 (%) |
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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的选择
我们根据前面LLC设计中得出输出反向耐压40.4V， 每路Ipeak=11.78A， 因而需要耐压60V和Rdson<0.1/11.78=8mohm的MOSFET；同样选型NTMYS3D3N06CL，输出波形如下：
图3：输出波形（Load=5A）
图4：输出波形（Load=15A）
实测整机效率如下：
图5：整机效率
能效测试
安森美对NCP4318和竞争对手的同类器件也进行了能效对比测试，其中Vin=390 Vdc，可看到从轻载到重载，NCP4318的能效都是极高的，最高时约97%。
图6：NCP4318提供高能效
参考来源