在電源設計中，為提高能效，通常採用同步整流，即用MOSFET取代二極體整流器，從而降低整流器兩端壓降和導通損耗，提供更高的電流能力，實現更高的系統能效。然而，傳統的同步整流在用於LLC諧振轉換器時，會有不少的技術挑戰，如：1) 由於不同工作頻率造成最小導通時間設置的困難；2) 由於雜散電感造成過早的同步整流關斷，導通損耗增加；3) 輕載條件下由於電容電流尖峰導致同步整流電流反向，最終對系統產生不良影響。安森美半導體最新推出的同步整流控制器FAN6248，優化用於LLC諧振轉換器，完美解決上述挑戰，適用於高能效伺服器和桌上型電腦電源、大螢幕液晶電視及顯示器電源、網路和電訊電源、高功率密度轉接器、高功率LED照明等等。

傳統的同步整流用於LLC諧振轉換器的技術挑戰

1、最小導通時間設置的困難

最小導通時間用以避免雜訊的干擾。諧振電路的工作頻率會因輕載和重載而有所不同。若根據重載條件設置最小導通時間，會因輕載時的最小導通時間太大而延遲關斷同步整流；反之，則會因重載時的最小導通時間太小，由切換雜訊導致異常關斷。因此，需要自調節的最小導通時間解決這一挑戰。

2、雜散電感的影響

元件採用不同的封裝會有不同的雜散電感，而雜散電感會導致同步整流關斷時的正偏置VLS，過早的關斷同步整流，固定的關斷閾值電壓導致較長的本體二極體導通，增加導通損耗。因此，需要自調節的關斷閾值電壓。

3、在輕載條件下同步整流電流反向

由於在輕載條件下，諧振電容電壓幅值不是足夠大，激磁電流向諧振電容充電，在充電元件MOSFET切換轉換產生電容電流尖峰，導通同步整流電流延遲，如果在轉換期間由電容電流尖峰開啟同步整流，會導致同步整流電流反向。因此，需要自調節的延遲開啟同步整流。

為了解決上述挑戰，安森美半導體推出先進的同步整流控制器FAN6248。

FAN6248的關鍵特性

FAN6248具有反擊穿保護特性，確保可靠的同步整流，其獨特的自調節死區時間控制補償寄生電感以保持恒定的死區時間，而不受輸出負載和雜散寄生電感的影響，這有助於最小化本體二極體導通和最大化能效。輕載時當電容電流足以預先導通MOSFET時，FAN6248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。FAN6248有一個自調節最小導通時間電路，以更好的抗雜訊能力。它有兩個同步整流MOSFET閘極驅動，專用的100 V 額定輸入用於檢測各同步整流 MOSFET的汲源電壓。支持達700千赫的高頻工作。節能模式下的工作電流低，典型值350 uA。工作電壓範圍4.5 V至30 V。10.5 V的高驅動輸出電壓可驅動所有MOSFET頻段到最低的導通電阻。圖1所示為FAN6248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FAN6248控制器和2個外置電阻，在雜訊嚴重的系統中可能需要再添加2個電容。因此，FAN6248是個高度整合的控制器，需要最少的外部元件。

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圖1：FAN6248的典型應用電路

FAN6248的同步整流關斷演算法

FAN6248採用的同步整流關斷演算法基於混合式控制，利用檢測MOSFET的汲極節點收到的即時資訊和前一週期的資訊，以維持最小的死區時間200 ns，獲得最佳的能效。該實施可易於用一個簡化的電路進行分析，其中關斷事件是通過對比汲極電壓與一個虛擬的關斷閾值VTH OFF來確定。

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圖2：基於混合式控制的同步整流關斷演算法

1、自調節死區時間控制

當死區時間超過預期的200奈秒，FAN6248內部會自動調低補償電壓Voffset，從而提高虛擬的VTH OFF閾值，延長同步整流導通時間，和減少死區時間至接近200 ns。反之，當死區時間少於200奈秒，比較器虛擬的閾值VTH OFF降低，從而縮短同步整流導通時間，和增加死區時間至接近200 ns。因此，該演算法使死區時間保持在約200奈秒，而不受輸出負載和寄生電感的影響。

2、自調節最小導通時間控制

為避免雜訊干擾，同步整流會定義最小導通時間。FAN6248有自適應最小導通時間電路。控制器設置的最小導通時間為上一個週期導通時間的50%。在此間隔期內忽略關斷觸發。

FAN6248消除電流反向的隱患

輕載時，寄生效應引起的電容電流尖峰會導致MOSFET被過早啟動而誤觸發同步整流，產生從輸出電容器流回同步整流器的反向電流。FAN6248控制器增加了輕載時的導通延遲，當檢測到電流反向，導通延遲將由滿載時的80奈秒增加至輕載時的380奈秒，以避免誤觸發同步整流和電流反向。

FAN6248的節能模式

當在超過240微秒(HA、HB版本)或420微秒(LA、LB版本)的一段時間沒有檢測到切換，FAN6248進入節能模式運行。在節能模式下，控制器停止所有切換工作，以減小工作電流和降低功耗，該模式下的工作電流是350 uA。當檢測到11個連續的切換週期時，同步整流驅動脈衝再次啟用。

FAN6248的兩個版本針對不同的應用需求

FAN6248分為HA和HB兩個系列：HA版本的VTH OFF設定在130 mV或228 mV，用於採用較大封裝如TO220或D2PAK的同步整流MOSFET；HB版本的VTH OFF設定在100 mV或175 mV，用於採用較小封裝如PQFN或DPAK的同步整流MOSFET。

能效測試

我們對FAN6248進行了能效測試，其中Vin=390 Vdc，Vout=12 Vdc，初級控制器採用NCP1399，滿載時頻率為110 kHz，從測試波形可看到，系統在滿載、75%負載、50%負載和25%負載的4個點的平均能效高達96.29%。

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圖3：FAN6248提供高能效

總結

安森美半導體的同步整流控制器FAN6248解決了傳統的同步整流的技術挑戰：專有的自調節死區時間控制可保持恒定的死區時間(200 ns)，不受雜散電感的影響，可採用極小導通電阻的同步整流MOSFET，最大限度地減少本體二極體導通，最大化系統的電源能效。反擊穿控制確保可靠的同步整流工作。自調節最小導通時間可提供更高的抗雜訊能力。其電流反向檢測能防止誤觸發和電流反向，確保輕載時安全和穩定的工作。節能模式下工作電流低實現待機模式低功耗。小封裝(SOIC 8引腳)可減少占板空間和降低成本。強大的閘極驅動能力可實現達800 W的高功率系統設計。

- 新聞稿有效日期，至2017/07/26為止

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