人類社會的進步離不開社會上各行各業(yè)的努力,各種各樣的電子產品的更新?lián)Q代離不開我們的設計者的努力,其實很多人并不會去了解電子產品的組成,比如同步整流。
隨著5G相關設備的加快建設,以及傳統(tǒng)手持式電動工具的越發(fā)普及。動力鋰電池、通信儲能鋰電池的出貨量逐年增長。實際應用中每一個鋰電池PACK都少不了BMS(battery management system)的管理,BMS的出貨量也是水漲船高。廣泛的應用對BMS的待機和可靠性也提出了更高的要求,為了增加電池設備的使用時長,要求應用設備在關機時BMS待機《400A。
在平常設計電源的過程中,我們經(jīng)常會在DCDC芯片規(guī)格書中遇到電源的整流方式,有的是異步整流有的是同步整流。
以此為契機,茂睿芯發(fā)布了國內首款輸入電壓高達110V,待機電流《100uA的高效率同步Buck芯片。至此,茂睿芯的120V BCD 模擬平臺IP已經(jīng)完全成熟,在此平臺上已快速開發(fā)出了多款國內首創(chuàng):業(yè)界最快(關斷延時10ns)的115V CCM同步整流控制器MK1808;國內首款4A Source/Sink驅動電流的120V 半橋驅動器產品MD18211;以及這次的國內首款110V輸入、待機小于100uA的同步降壓(Buck)轉換器芯片MK9016。很快茂睿芯還會有100V等級的國內首款重量級芯片產品發(fā)布,敬請期待。
異步整流和同步整流的區(qū)別,就在于同步整流采用了通態(tài)電阻極低的MOSFET管代替了二極管。相比于異步整流使用的二極管來說,同步整流大大的降低了損耗!但是價格也相對昂貴!
一、 BMS實現(xiàn)低待機的傳統(tǒng)方案
由于傳統(tǒng)的高壓DC-DC普遍待機》300A,加之系統(tǒng)的損耗很難滿足《400A的標準。所以為了實現(xiàn)BMS的低待機問題,應用工程師往往需要給BMS做兩路供電:低待機的LDO +高壓DC-DC,如下圖所示。LDO一直出3.3V給MCU供電,保證工作和待機時MCU工作穩(wěn)定,以便待機時MCU能夠關掉DC-DC;DC-DC提供更大的能量保證系統(tǒng)在工作時其它部分的用電。
整流電路會通過開關電流,因而會在開關處產生損耗,以至于影響效率。異步整流時,二極管的正壓導通壓降Vf會通過電流特別是在輕載時,二極管大部分時間會在這種狀態(tài)下。即使是肖特基二極管,開關電流為1A時的VF上產生的損耗也將高達0.3~0.5W左右。
二、 采用MK9016輕松實現(xiàn)BMS低待機
茂睿芯MK9016具有自主專利的待機模式,保證待機時Iin《100A ,遠遠小于國內外的競品:采用MK9016的BMS可以在不關掉MK9016的情況下,輕松搞定待機《400A的要求。這樣無需額外的LDO來給MCU供電,可以將MCU一直連接在DCDC的輸出上,節(jié)省一路LDO,使得布板更加簡單,提高系統(tǒng)可靠性并優(yōu)化成本,如下圖所示。
本文只能帶領大家對同步整流有了初步的了解,對大家入門會有一定的幫助,同時需要不斷總結,這樣才能提高專業(yè)技能,也歡迎大家來討論文章的一些知識點。