Transcript 擎力科技股份有限公司 - Sync Power Corp.
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同步整流
於諧振式電源供應器之應用
SP6018 Synchronous Rectifier
in Resonant Topology
Sync Power Corp.
擎力科技股份有限公司
www.syncpower.com
11/1/2008
Slide 2
公司簡介
公司正式成立於2004年1月
為功率IC設計公司
High End產品在美國設計
衍生產品由國內技術人員設計
Low End產品由國內技術人員設計
擁有五項專利，另有二項專利申請中
ISO9001-2000認可
11/1/2008
CONFIDENTIAL
擎力科技股份有限公司
Slide 3
產品應用領域
AC/DC
Secondary
Primary
AC in
PFC
DC/DC
PWM
Synchronous
Rectifier
Voltage
Regulator
DC out
DC-DC
Converter
Voltage
Feedback
11/1/2008
CONFIDENTIAL
擎力科技股份有限公司
Slide 4
產品之應用
電源供應器
使用電池之可攜式產品
PC、NB
伺服器
LCD TV
DC/DC Converter
手機
PDA
DSC
MP3/4
LED燈
11/1/2008
CONFIDENTIAL
擎力科技股份有限公司
Slide 5
產品
AC/DC
Primary
Secondary
PWM
Synchronous
Rectifier
(SP6853/SP6850)
PFC ( 10 Q2 )
DC/DC
SP6002 (Forward)
SP6003 (Fly back)
SP6013A (Fly back )
SP6013 (Fly back)
SP6018 (Resonant)
Step- Up
Converter
Trench
MOSFET
Voltage
Regulator
SP431
SP432
SP433
Switching Power System
( Power Supply ; Adaptor ; Charger )
11/1/2008
ESD
Protection Array
CONFIDENTIAL
Trench
MOSFET
SPE0504~SPE0506
SPE0511~SPE0515
SPE1211~SPE1225
Etc.
SP1820
SP1937
SPP2301~SPN2304
SPP1413~SPN1443
SPP3413~SPN3402
SPC6601~SPC6604
Etc.
Portable Power System
( MB ; NB ; LCM ; DSC ; Cell Phone )
擎力科技股份有限公司
Slide 6
產品
切換式電源供應器中
同步整流控制IC (Synchronous Rectifier
Controller)
PWM IC
靜電保護器
低電流、低電壓、低電阻MOSFET
DC/DC電源轉換器
11/1/2008
升壓式
CONFIDENTIAL
擎力科技股份有限公司
Slide 7
核心技術
同步整流IC
PWM IC
Prediction Technology
CCM and DCM Tracking
Noise Detection
ON-Delay Time Adjustment
Integrate Pulse Mode
PFC IC
Slope Mode Technology
11/1/2008
CONFIDENTIAL
擎力科技股份有限公司
Slide 8
同步整流IC是未來趨勢
為何用同步整流IC
11/1/2008
在切換式電源供應器輸出整流部分現使用
Schottky二極體
近來由於效率要求之提高，傳統的方案無法
達到
使用低電阻之MOSFET提供同步整流為目前
主流方案
使用同步整流IC可有效降低MOSFET的
switching及conducting耗損
CONFIDENTIAL
擎力科技股份有限公司
Slide 9
同步整流產品特色
4項專利
解決輕負載問題
全球唯一可同時用於DCM及CCM兩種模
式的IC
提升電源效率2~8%
11/1/2008
CONFIDENTIAL
擎力科技股份有限公司
Slide 10
What and Why SR ?
What: SR is MOSFET used as a Diode
A control IC is required to make SR-MOS
conduct in one direction, like a Diode
Why: SR MOSFET is more efficient
11/1/2008
MOS has a Low Ron, while Diode Vf is fixed
CONFIDENTIAL
擎力科技股份有限公司
Slide 11
Key Issues in SR control
One Direction Conduction, like a Diode
To avoid cross conduction with the primary
MOS Switch
Cross Conduction reduces efficiency and
may destroy the converter
Conduction through SR-MOS Channel,
not through the SR-MOS body diode.
11/1/2008
MOS body diode is a Diode, poor efficiency
CONFIDENTIAL
擎力科技股份有限公司
Slide 12
SR IC from other Companies
Turn Off by Sensing Vds ZVS of SR-MOS
11/1/2008
CONFIDENTIAL
擎力科技股份有限公司
Slide 13
Early SR turn OFF Problems
SR likely to be turned OFF early prior to completion of
rectification current due to noise.
Forces current through SR-MOS body diode,
Reduction in Efficiency.
11/1/2008
CONFIDENTIAL
擎力科技股份有限公司
Slide 14
Early SR turn OFF Problems
Difficult to Design and Adjust
11/1/2008
CONFIDENTIAL
擎力科技股份有限公司
Slide 15
Syncpower SR Control Technology
How and When to turn ON SR
How and When to turn OFF SR
Dv/Dt (ON)
Driver
Prediction (OFF)
11/1/2008
CONFIDENTIAL
擎力科技股份有限公司
Slide 16
Dv/Dt Detection for SR ON Control
•To Avoid False turn ON
Sync
n
Se
s
v
eD
t
/D
Dv/Dt > X
Vsync >VL
SR ON Signal
11/1/2008
CONFIDENTIAL
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Slide 17
Prediction for SR OFF Control
• Use Previous Cycles to turn OFF the current cycle
• To allow Maximum Channel Conduction, while
avoid Cross Conduction
Dv/Dt (ON)
Driver
Sync
Prediction (OFF)
Vgs Feedback
Adjustment
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Slide 18
SP6018 同步控制器工作方式
同步整流驅動器SP6018是一顆智慧型的控制IC，能夠
模擬整流二級管的開關時序，搭配SR Mosfet (低導通
電阻)可節省在整流迴路上的損耗。
SP6018的同步信號是抓取 SR Mosfet 上的漏極到源極
的電壓信號 ( Vds )，再透過內部的 dV/dt 的判斷電路
來啟動 SP6018 的動作開啟點，這樣的判斷方式很容
易的讓SP6018使用於諧振的架構(Resonant Topology)
。
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Slide 19
SP6018同步控制器工作方式
SP6018內部有預測式控制判斷電路，可以讓SP6018
輸出驅動信號於次級側的續流電流結束前提前截止。
還可利用外接電容可以調整提前截止的時間 ( 死區時
間 dead time ) 以避免SR Mosfet交越。
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Slide 20
SP6018 腳位說明
SP6018 腳位圖
Timing
1
8
SYNC
Pred
2
7
Vdd
VR
3
6
MOS-G
Fpre
4
5
GND
Pin
Symbol
Description
1
Timing
調整同步動作點
2
Pred
調整死區時間
3
VR
內部參考電壓
4
Adj
調整動態穩定性
5
GND
接地
6
MOSG-C
驅動 SR Mosfet
7
Vdd
提供工作電壓
8
SYNC
取樣電壓同步信號
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Slide 21
SP6018 內部控制方塊電路
Vdd
VR
REGULATOR
UVLO
SYNC
0.9V
Falling
Edge
Detector
Main
Control
Star
Gate
Driver
MOSG-C
3.9V
Stop
Timing
∆T
Duty
Trigger
Control
Prediction
Fpre
VR
GND
Pred
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Slide 22
SP6018 使用於諧振同步控制器
實際的應用線路
T1
Vout
+12Vdc
Rt
SP6018
Timing
Pred
VR
FPre
C1
C2
SYNC
Vdd
MOSG-C
Cout
Rg
GND
D1 C4
C3
Rs1
Rs2
SR Mosfet
Q1
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Slide 23
SP6018 工作說明
工作電壓：
SP6018輸入的工作電壓為12~13V間，最大的靜態輸入電壓
為17V
同步信號的抓取：
SP6018是抓取 SR Mosfet 上的 漏極到源極的電壓信號 (
Vds )，且 PIN 8 SYNC 內部箝制電壓為 5V、利用兩個電阻分壓取
得同步信號。
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Slide 24
SP6018 工作說明
負緣判斷控制說明：
SP6018內部有兩個電壓比較器，當SR Mosfet Vds 在負緣時 SP6018 會計算
通過兩電壓的時間、即觸發 SP6018 PIN 6 MOSG-C。這樣的控制方可以避免在次
級側無續流電流時誤觸發。如下圖所示：
∆T
SR Mosfet Vds
3.9V
0.9V
PWM on time
PWM off time
Dead time
MOSG-C pin
Output
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Slide 25
SP6018 工作說明
動態調整控制說明：
在SP6018內部的動態調整控制電路，會計算每週期啟動時間地變化;
當下一週期PWM on_time；T1-T2 >700ns時，SP6018 會立刻的將PIN 6
輸出工作周期縮減至最小，以避免SR Mosfet 交越動作。如下所示：
T1
T2
SR Mosfet
Vds
MOSG-C pin
Output
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Slide 26
SP6018 Demo Board 電路
SP6018 Demo Board
RT
C5
C7
R1
SP6018
Timing
C3
R4
SYNC
SR
Mosfet-D
R3
Pred
VR
Vdd
MOSG-C
Q2
DZ
C4
SR
Mosfet-S
S
C6
C1
C2
+12Vdc
C8
78L12
Fpre
Rg
GND
D1
R2
Q1
SR
Mosfet-G
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Slide 27
如何應用SP6018 Demo Board
Ls
Co
Lp
首先將high side的整流二級管兩端短
路，在變壓器對地端斷路且與主地間
串上SR Mosfet；再將SP6018 Demo
Board 如下圖的腳位接上。如左圖所
示：
需加載狀態下調試可變電阻RT，即
可讓SP6018同步工作。
SP6018
Demo
Board
Ls
+12V
S D G
Co
+12V
SR Mosfet
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Slide 28
SP6018+SR Mosfet 穩態時序波形
空載
輕載
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Slide 29
SP6018+SR Mosfet 穩態時序波形
中載
重載
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Slide 30
SP6018+SR Mosfet 動態時序波形
穩態加載測試
動態加載測試
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Slide 31
總結
可搭配各家的PWM
可搭配各家的Mosfet
效率高 (起動點早,死區時間短)
抗雜訊能力佳
使用方便
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同步整流
於諧振式電源供應器之應用
SP6018 Synchronous Rectifier
in Resonant Topology
Sync Power Corp.
擎力科技股份有限公司
www.syncpower.com
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公司簡介
公司正式成立於2004年1月
為功率IC設計公司
High End產品在美國設計
衍生產品由國內技術人員設計
Low End產品由國內技術人員設計
擁有五項專利，另有二項專利申請中
ISO9001-2000認可
11/1/2008
CONFIDENTIAL
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Slide 3
產品應用領域
AC/DC
Secondary
Primary
AC in
PFC
DC/DC
PWM
Synchronous
Rectifier
Voltage
Regulator
DC out
DC-DC
Converter
Voltage
Feedback
11/1/2008
CONFIDENTIAL
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產品之應用
電源供應器
使用電池之可攜式產品
PC、NB
伺服器
LCD TV
DC/DC Converter
手機
PDA
DSC
MP3/4
LED燈
11/1/2008
CONFIDENTIAL
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產品
AC/DC
Primary
Secondary
PWM
Synchronous
Rectifier
(SP6853/SP6850)
PFC ( 10 Q2 )
DC/DC
SP6002 (Forward)
SP6003 (Fly back)
SP6013A (Fly back )
SP6013 (Fly back)
SP6018 (Resonant)
Step- Up
Converter
Trench
MOSFET
Voltage
Regulator
SP431
SP432
SP433
Switching Power System
( Power Supply ; Adaptor ; Charger )
11/1/2008
ESD
Protection Array
CONFIDENTIAL
Trench
MOSFET
SPE0504~SPE0506
SPE0511~SPE0515
SPE1211~SPE1225
Etc.
SP1820
SP1937
SPP2301~SPN2304
SPP1413~SPN1443
SPP3413~SPN3402
SPC6601~SPC6604
Etc.
Portable Power System
( MB ; NB ; LCM ; DSC ; Cell Phone )
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產品
切換式電源供應器中
同步整流控制IC (Synchronous Rectifier
Controller)
PWM IC
靜電保護器
低電流、低電壓、低電阻MOSFET
DC/DC電源轉換器
11/1/2008
升壓式
CONFIDENTIAL
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核心技術
同步整流IC
PWM IC
Prediction Technology
CCM and DCM Tracking
Noise Detection
ON-Delay Time Adjustment
Integrate Pulse Mode
PFC IC
Slope Mode Technology
11/1/2008
CONFIDENTIAL
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同步整流IC是未來趨勢
為何用同步整流IC
11/1/2008
在切換式電源供應器輸出整流部分現使用
Schottky二極體
近來由於效率要求之提高，傳統的方案無法
達到
使用低電阻之MOSFET提供同步整流為目前
主流方案
使用同步整流IC可有效降低MOSFET的
switching及conducting耗損
CONFIDENTIAL
擎力科技股份有限公司
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同步整流產品特色
4項專利
解決輕負載問題
全球唯一可同時用於DCM及CCM兩種模
式的IC
提升電源效率2~8%
11/1/2008
CONFIDENTIAL
擎力科技股份有限公司
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What and Why SR ?
What: SR is MOSFET used as a Diode
A control IC is required to make SR-MOS
conduct in one direction, like a Diode
Why: SR MOSFET is more efficient
11/1/2008
MOS has a Low Ron, while Diode Vf is fixed
CONFIDENTIAL
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Slide 11
Key Issues in SR control
One Direction Conduction, like a Diode
To avoid cross conduction with the primary
MOS Switch
Cross Conduction reduces efficiency and
may destroy the converter
Conduction through SR-MOS Channel,
not through the SR-MOS body diode.
11/1/2008
MOS body diode is a Diode, poor efficiency
CONFIDENTIAL
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SR IC from other Companies
Turn Off by Sensing Vds ZVS of SR-MOS
11/1/2008
CONFIDENTIAL
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Early SR turn OFF Problems
SR likely to be turned OFF early prior to completion of
rectification current due to noise.
Forces current through SR-MOS body diode,
Reduction in Efficiency.
11/1/2008
CONFIDENTIAL
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Early SR turn OFF Problems
Difficult to Design and Adjust
11/1/2008
CONFIDENTIAL
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Syncpower SR Control Technology
How and When to turn ON SR
How and When to turn OFF SR
Dv/Dt (ON)
Driver
Prediction (OFF)
11/1/2008
CONFIDENTIAL
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Dv/Dt Detection for SR ON Control
•To Avoid False turn ON
Sync
n
Se
s
v
eD
t
/D
Dv/Dt > X
Vsync >VL
SR ON Signal
11/1/2008
CONFIDENTIAL
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Prediction for SR OFF Control
• Use Previous Cycles to turn OFF the current cycle
• To allow Maximum Channel Conduction, while
avoid Cross Conduction
Dv/Dt (ON)
Driver
Sync
Prediction (OFF)
Vgs Feedback
Adjustment
擎力科技股份有限公司
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SP6018 同步控制器工作方式
同步整流驅動器SP6018是一顆智慧型的控制IC，能夠
模擬整流二級管的開關時序，搭配SR Mosfet (低導通
電阻)可節省在整流迴路上的損耗。
SP6018的同步信號是抓取 SR Mosfet 上的漏極到源極
的電壓信號 ( Vds )，再透過內部的 dV/dt 的判斷電路
來啟動 SP6018 的動作開啟點，這樣的判斷方式很容
易的讓SP6018使用於諧振的架構(Resonant Topology)
。
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SP6018同步控制器工作方式
SP6018內部有預測式控制判斷電路，可以讓SP6018
輸出驅動信號於次級側的續流電流結束前提前截止。
還可利用外接電容可以調整提前截止的時間 ( 死區時
間 dead time ) 以避免SR Mosfet交越。
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SP6018 腳位說明
SP6018 腳位圖
Timing
1
8
SYNC
Pred
2
7
Vdd
VR
3
6
MOS-G
Fpre
4
5
GND
Pin
Symbol
Description
1
Timing
調整同步動作點
2
Pred
調整死區時間
3
VR
內部參考電壓
4
Adj
調整動態穩定性
5
GND
接地
6
MOSG-C
驅動 SR Mosfet
7
Vdd
提供工作電壓
8
SYNC
取樣電壓同步信號
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SP6018 內部控制方塊電路
Vdd
VR
REGULATOR
UVLO
SYNC
0.9V
Falling
Edge
Detector
Main
Control
Star
Gate
Driver
MOSG-C
3.9V
Stop
Timing
∆T
Duty
Trigger
Control
Prediction
Fpre
VR
GND
Pred
擎力科技股份有限公司
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SP6018 使用於諧振同步控制器
實際的應用線路
T1
Vout
+12Vdc
Rt
SP6018
Timing
Pred
VR
FPre
C1
C2
SYNC
Vdd
MOSG-C
Cout
Rg
GND
D1 C4
C3
Rs1
Rs2
SR Mosfet
Q1
擎力科技股份有限公司
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SP6018 工作說明
工作電壓：
SP6018輸入的工作電壓為12~13V間，最大的靜態輸入電壓
為17V
同步信號的抓取：
SP6018是抓取 SR Mosfet 上的 漏極到源極的電壓信號 (
Vds )，且 PIN 8 SYNC 內部箝制電壓為 5V、利用兩個電阻分壓取
得同步信號。
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SP6018 工作說明
負緣判斷控制說明：
SP6018內部有兩個電壓比較器，當SR Mosfet Vds 在負緣時 SP6018 會計算
通過兩電壓的時間、即觸發 SP6018 PIN 6 MOSG-C。這樣的控制方可以避免在次
級側無續流電流時誤觸發。如下圖所示：
∆T
SR Mosfet Vds
3.9V
0.9V
PWM on time
PWM off time
Dead time
MOSG-C pin
Output
擎力科技股份有限公司
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SP6018 工作說明
動態調整控制說明：
在SP6018內部的動態調整控制電路，會計算每週期啟動時間地變化;
當下一週期PWM on_time；T1-T2 >700ns時，SP6018 會立刻的將PIN 6
輸出工作周期縮減至最小，以避免SR Mosfet 交越動作。如下所示：
T1
T2
SR Mosfet
Vds
MOSG-C pin
Output
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SP6018 Demo Board 電路
SP6018 Demo Board
RT
C5
C7
R1
SP6018
Timing
C3
R4
SYNC
SR
Mosfet-D
R3
Pred
VR
Vdd
MOSG-C
Q2
DZ
C4
SR
Mosfet-S
S
C6
C1
C2
+12Vdc
C8
78L12
Fpre
Rg
GND
D1
R2
Q1
SR
Mosfet-G
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如何應用SP6018 Demo Board
Ls
Co
Lp
首先將high side的整流二級管兩端短
路，在變壓器對地端斷路且與主地間
串上SR Mosfet；再將SP6018 Demo
Board 如下圖的腳位接上。如左圖所
示：
需加載狀態下調試可變電阻RT，即
可讓SP6018同步工作。
SP6018
Demo
Board
Ls
+12V
S D G
Co
+12V
SR Mosfet
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SP6018+SR Mosfet 穩態時序波形
空載
輕載
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SP6018+SR Mosfet 穩態時序波形
中載
重載
擎力科技股份有限公司
Slide 30
SP6018+SR Mosfet 動態時序波形
穩態加載測試
動態加載測試
擎力科技股份有限公司
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總結
可搭配各家的PWM
可搭配各家的Mosfet
效率高 (起動點早,死區時間短)
抗雜訊能力佳
使用方便
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