SRK2000A：LLC諧振轉(zhuǎn)換器的同步整流智能驅(qū)動器

在電子工程領(lǐng)域，電源轉(zhuǎn)換技術(shù)一直是研究的熱點。LLC諧振轉(zhuǎn)換器因其高效率、高功率密度等優(yōu)點，在眾多應(yīng)用中得到了廣泛使用。而SRK2000A作為一款專門為LLC諧振轉(zhuǎn)換器優(yōu)化的同步整流智能驅(qū)動器，對于提高轉(zhuǎn)換器的性能起著關(guān)鍵作用。下面，我們就來詳細了解一下SRK2000A。

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一、產(chǎn)品概述

SRK2000A是一款用于LLC諧振轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)同步整流控制器，采用SO - 8封裝。它具有一系列出色的特性，適用于多種應(yīng)用場景。

特性亮點

1. 優(yōu)化的同步整流：針對LLC諧振轉(zhuǎn)換器進行二次側(cè)同步整流控制，提高轉(zhuǎn)換效率。
2. 電流反轉(zhuǎn)保護：有效防止同步整流MOSFET中的電流反轉(zhuǎn)，保障電路安全。
3. 負載瞬態(tài)、輕載和啟動條件管理：能夠安全管理各種工況，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
4. 匹配的關(guān)斷閾值：使兩個同步整流MOSFET的電流關(guān)斷水平一致。
5. 智能自動睡眠模式：在輕載時自動進入低功耗睡眠模式，提高輕載效率。
6. 雙柵極驅(qū)動器：可為N溝道MOSFET提供1A源電流和3.5A灌電流的驅(qū)動能力。
7. 寬工作電壓范圍：4.5至32V的工作電壓范圍，增強了其適用性。
8. 可編程UVLO：帶有遲滯功能的可編程欠壓鎖定（UVLO），方便用戶根據(jù)需求設(shè)置。
9. 低靜態(tài)功耗：僅250μA的靜態(tài)功耗，降低了系統(tǒng)能耗。
10. 高工作頻率：最高可達500kHz的工作頻率，滿足高速應(yīng)用需求。

應(yīng)用場景

1. 一體機電腦：為電腦提供高效穩(wěn)定的電源轉(zhuǎn)換。
2. 高功率AC - DC適配器：滿足高功率設(shè)備的供電需求。
3. 80 +/85 + 合規(guī)ATX SMPS：符合相關(guān)電源標(biāo)準(zhǔn)，適用于計算機電源。
4. 90 +/92 + 合規(guī)服務(wù)器SMPS：為服務(wù)器提供高效可靠的電源。
5. 工業(yè)SMPS：在工業(yè)領(lǐng)域保障設(shè)備的穩(wěn)定運行。

二、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能

內(nèi)部框圖

從內(nèi)部框圖可以看出，SRK2000A包含UVLO、調(diào)節(jié)器、控制邏輯、定時器和驅(qū)動器等模塊。UVLO確保在合適的電壓下啟動，調(diào)節(jié)器提供穩(wěn)定的內(nèi)部電壓，控制邏輯協(xié)調(diào)各個模塊的工作，定時器用于精確控制開關(guān)時間，驅(qū)動器則為MOSFET提供驅(qū)動信號。

引腳描述

三、電氣特性

供電電壓相關(guān)特性

• 工作范圍：啟動后，工作電壓范圍為4.5至32V。
• 開啟閾值：典型值為4.5V，最小值4.25V，最大值4.75V。
• 關(guān)斷閾值：典型值為4.25V，最小值4V，最大值4.5V。
• 遲滯：典型值為0.25V。
• 齊納電壓：當(dāng)內(nèi)部齊納最大電流為20mA時，典型值為36V，最小值33V，最大值39V。

供電電流相關(guān)特性

• 啟動電流：啟動前，VCC = 4V時，典型值為45μA，最大值70μA。
• 靜態(tài)電流：啟動后，典型值為250μA，最大值500μA；當(dāng)EN = SGND時，典型值為150μA，最大值250μA。
• 工作供電電流：在300kHz時，典型值為35mA。

漏極感應(yīng)輸入和同步功能特性

包括上鉗位電壓、輸入偏置電流、觸發(fā)電壓、導(dǎo)通閾值、導(dǎo)通源電流、關(guān)斷閾值等參數(shù)，這些參數(shù)對于精確控制MOSFET的開關(guān)至關(guān)重要。例如，導(dǎo)通閾值典型值為 - 200mV，關(guān)斷閾值可通過EN引腳設(shè)置為 - 12mV或 - 25mV。

柵極驅(qū)動使能功能特性

使能閾值典型值為1.8V，遲滯典型值為45mV，偏置電流最大為1μA。

柵極驅(qū)動器特性

輸出高電壓、輸出低電壓、輸出源峰值電流、輸出灌峰值電流、下降時間、上升時間和輸出鉗位電壓等參數(shù)決定了柵極驅(qū)動器的性能。例如，輸出源峰值電流最大為 - 1A，輸出灌峰值電流最大為3.5A。

四、應(yīng)用信息

EN引腳功能及用法

EN引腳具有三種功能：設(shè)置同步整流MOSFET的關(guān)斷閾值、編程柵極驅(qū)動器的UVLO閾值以及作為使能（遠程開/關(guān)控制）。

• 上拉電阻配置：啟動時，內(nèi)部10μA電流阱在VCC低于啟動閾值時激活。當(dāng)VCC達到啟動閾值時，EN引腳電壓決定同步整流器的關(guān)斷閾值?？赏ㄟ^簡單的上拉電阻R1連接到VCC來設(shè)置關(guān)斷閾值。當(dāng)R1 > 633kΩ時，關(guān)斷閾值為 - 25mV；當(dāng)R1 < 296kΩ時，關(guān)斷閾值為 - 12mV?？紤]電阻公差，建議使用標(biāo)準(zhǔn)值R1 = 680kΩ或R1 = 270kΩ。當(dāng)VCC超過啟動閾值時，內(nèi)部電流阱關(guān)閉，使能功能激活。
• 電阻分壓器配置：為了在VCC高于預(yù)定義值時啟用柵極驅(qū)動，可使用電阻分壓器偏置EN引腳。通過求解相關(guān)方程可確定電阻R1和R2的值。例如，當(dāng)VCC_G = 10V，V_DVS1,2_Off = - 25mV時，計算得到R1 > 442kΩ，可選擇R1 = 442kΩ，R2 = 97.6kΩ；當(dāng)VCC_G = 10V，V_DVS1,2_Off = - 12mV時，計算得到R1 < 150kΩ，可選擇R1 = 147kΩ，R2 = 32.4kΩ。
• 遠程開/關(guān)控制：無論采用哪種配置，當(dāng)EN引腳電壓低于使能閾值45mV時，柵極驅(qū)動器將被禁用?？墒褂眯⌒盘?a target="_blank">晶體管下拉EN引腳來強制柵極驅(qū)動器進入關(guān)斷狀態(tài)。在電源啟動、關(guān)閉、過載或短路等情況下，若VCC電壓不足，柵極驅(qū)動器也會關(guān)閉。

漏極電壓感應(yīng)

SRK2000A通過DVS1 - 2引腳感應(yīng)MOSFET漏極的電壓水平，以控制兩個SR MOSFET的驅(qū)動。有四個重要的漏極電壓閾值：V_DVS1,2_A（1.4V）用于觸發(fā)互鎖功能，V_DVS1,2_PT（0.7V）用于預(yù)觸發(fā)柵極驅(qū)動器，V_TH - ON用于觸發(fā)柵極驅(qū)動器使MOSFET導(dǎo)通，V_DVS1,2_Off用于使MOSFET關(guān)斷。ON閾值V_TH - ON受與DVS1 - 2引腳串聯(lián)的外部電阻影響，可通過公式V_TH - ON = R_D · I_DVS1,2_On + V_DVS1,2_TH計算。為避免誤觸發(fā)，使用250ns的消抖延遲。在MOSFET導(dǎo)通后，為防止過早關(guān)斷，狀態(tài)機僅在導(dǎo)通周期的后半段啟用參考V_DVS1,2_Off的關(guān)斷比較器。關(guān)斷速度對于避免二次側(cè)電流反轉(zhuǎn)至關(guān)重要，關(guān)斷傳播延遲最大為60ns?；ユi邏輯可防止同時導(dǎo)通和不平衡電流。

柵極驅(qū)動

IC提供兩個高電流柵極驅(qū)動輸出，能夠驅(qū)動一個或多個N溝道功率MOSFET。通過可編程柵極驅(qū)動UVLO，可驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)MOSFET和邏輯電平MOSFET。驅(qū)動器提供的高電平電壓被鉗位在12V，以避免過高的柵極電壓。兩個柵極驅(qū)動器具有下拉能力，確保在低VCC時MOSFET不會誤導(dǎo)通。

智能自動睡眠模式

這是SRK2000A的獨特功能。邏輯電路能夠檢測轉(zhuǎn)換器的輕載狀態(tài)，停止柵極驅(qū)動并降低IC的靜態(tài)功耗，從而提高輕載時的轉(zhuǎn)換器效率。當(dāng)負載增加時，IC能夠自動重新啟動?xùn)艠O驅(qū)動。該模式基于雙時間測量系統(tǒng)，通過測量SR MOSFET的開關(guān)周期和導(dǎo)通時間來判斷是否進入或退出睡眠模式。當(dāng)導(dǎo)通時間低于開關(guān)周期的40%時，設(shè)備進入睡眠模式；當(dāng)導(dǎo)通時間超過開關(guān)周期的60%時，重新啟用柵極驅(qū)動。為避免誤判，睡眠模式和喚醒條件需在多個連續(xù)開關(guān)周期內(nèi)確認(rèn)。

電流反轉(zhuǎn)保護

IC提供針對SR MOSFET電流反轉(zhuǎn)的保護。如果連續(xù)兩個開關(guān)周期檢測到電流反轉(zhuǎn)，IC將進入睡眠模式，直到恢復(fù)安全狀態(tài)才會重新開啟SR MOSFET。

布局指南

SRK2000A設(shè)計有兩個接地引腳SGND和PGND。SGND用于內(nèi)部高精度模擬模塊的接地參考，PGND用于噪聲數(shù)字模塊和柵極驅(qū)動器的電流返回，也是ESD保護電路的接地。在PCB布局時，應(yīng)確保兩個SR MOSFET的源極端盡可能靠近，并將連接到PGND的走線與負載電流返回路徑分開，走線應(yīng)盡可能短且靠近源極端。布局應(yīng)盡量保持幾何對稱，以確保電路電氣對稱。SGND應(yīng)通過最短路徑直接連接到PGND。漏極電壓感應(yīng)應(yīng)盡可能靠近漏極端進行，以避免雜散電感影響電流讀數(shù)。建議在VCC與SGND和PGND之間使用低ESR、低ESL的旁路電容，并在轉(zhuǎn)換器輸出電壓與VCC引腳之間使用串聯(lián)電阻形成RC濾波器，以獲得更干凈的VCC電壓。

五、總結(jié)

SRK2000A作為一款專為LLC諧振轉(zhuǎn)換器設(shè)計的同步整流智能驅(qū)動器，憑借其豐富的特性、出色的電氣性能和靈活的應(yīng)用方式，為電源轉(zhuǎn)換設(shè)計提供了優(yōu)秀的解決方案。在實際應(yīng)用中，工程師們需要根據(jù)具體的需求，合理選擇引腳配置和外部元件參數(shù)，并注意PCB布局，以充分發(fā)揮SRK2000A的優(yōu)勢，提高LLC諧振轉(zhuǎn)換器的性能和效率。大家在使用SRK2000A的過程中，有沒有遇到過一些特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。