Microsoft Word - AN003_SP6012_application Note.doc

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1 Application Note SP6012 (Forward) OCT 2007 V1.1 Synchronous Rectifier Products AN003 1

2 Table of Contents Page 1. Block Diagram Pin Description Demo Board circuit Parts List Layout Attention Application circuit Adjustment Attention FAQ

3 Block Diagram: Vcc +5V VR UVLO REGULATOR SYNC Main Control Driver MOSG-C 0.9V Fall-Edge Detector Star Vcc Stop T Driver MOSG-F 3.9V Timing PreC-adj Pred_C Function GND PreF-adj Pred_F Function On_delay P-1 3

4 Pin Description: Pin Symbol Description 1 Timing 調整同步動作點, 外掛電阻至 Vdd 2 On Delay 觸發 Q1 Vds 與 Q3 Vgs turn on 的同步時間 3 PreC-Adj 調整 Q1 Vgs Turn off 與 Q1 Vds Torn on 的延遲時間, 外掛電容對地 4 PreF-Adj 調整 Q3 Vgs Turn off 與 Q1 Vgs Torn on 的延遲時間, 外掛電容對地 5 MOSG-F 驅動 Q3 Forward Mosfet Gate 6 VR 內部參考電壓須外加電容 to GND 7 GND 接地 8 MOSG-C 驅動 Q1 Free-Free Mosfet Gate 9 Vdd 提供工作電壓 10 SYNC 取樣 Vds 同步信號 TABLE-1 P-2 4

5 Demo Board circuit: Demo Board Top and Bottom layer: P-3 P- 4 ( Top ) P- 5 (Bottom ) 5

6 Parts List: P/N TYPE FUNCTION Rt VR 50KΩ 調整動作點, 決定後可用精密電阻 R1 5.1kΩ 調整動作點 R2 R3 需要計算提供 SYNC pin 同步信號取樣, 初步可用 R2=R3=5.1K R4 R5 5.1kΩ 5.1kΩ PNP 2907 泄放 gate 對地下拉電阻 R7 R8 需要計算可利用此 pin 與讓 SYNC 與 forward 同步啟動初步可用 R7=10k R8=510 C2 68p C2 加大 PreC adj time 增加 C3 68p C3 加大 PreF adj time 增加 C4 C6 10uF 10uF 提供 78L12 穩壓電容 C5 0.1uf By pass 電容 C7 0.22uf 提供內部穩壓電容 D1 D3 1N4148 保護 MOSFET Gate D2 D4 1N4148 保護 MOSFET Gate ZD 5.1V 若使用此電壓需外加 Q1 Q3 選擇 Rds(on) 小 Ciss 小適合的 Vdss Q2 Q4 PNP 2907 加速泄放 Mosfet Gate turn off TABLE-2 6

7 Layout Attention: 1. SR 所有周邊的 GND 先連接到 SP6012 pin 7 再接到 Q1 Free-Free Mosfet 的 SOURCE 線路短越好 2. PIN 10 SYNC 同步信號由 R2 R3 直接從 Q1 Free-Free Mosfet 的 DRAIN SOURCE 串接拉出如下圖 P-6 所示 SP6012 Demo Board Rt R7 VR Q1_D C5 C4 78L12 C6 GND +12V R1 R8 C2 C3 SP6012 Timing SYNC On_delay Vdd PreC adj MOSG-C PreF adj GND MOSG-C VR D2 D1 R4 C7 ZD R3 R2 Q2 S D G S D Q1 Q3 D4 G D3 R5 Q4 P Q1 Q3 距離主線路越近越好,MOSFET 的 DRAIN SOURCE 4. MOSG-C MOSG-F 連接 Q1 Q3 的銅箔要粗, 要近 5. 讓 SP6012 與 Q1 越近越好, 因為同步信號是以 Q1 的 V DS 取樣 6. C4 C5 離 SP6012 越近越好, 可先用 10uF 再並接 0.1uF 7. 注意 78L12 的 GND 也要跟著 SP6012 7

8 8. 建議可以使用小卡轉接, 以利主板的主回路 LAYOUT 9. 也可以使用小卡轉接, 以利主板的主回路 LAYOUT 10. 若將 SP6012 Layout 在主板上, 請勿靠變壓器太近因為 SYNC GND pin 路徑易在大電流時干擾 8

9 Application circuit: P-7 9

10 Waveform: P-8 10

11 Adjustment Attention: 1. Vdd 最佳工作點於 10~13.5V 之間, 建議使用 78L12 提供若不使用 78L12, 建議在 Vdd input 端串聯限流電阻 2. 首先要先計算用 R2( 限流電阻 ) R3( 分壓電阻 ) 的阻值, 計算如下 : Ex: 二次側電壓為 30~60V On Duty(max)=50% Vdd=5V SYNC pin input 最大平均電流 5mA 如圖 P-9 ( 60V x 50% ) 5V R2(min) = = 5Kohm 5mA 5V x R2 R3(min) = = 1Kohm ( 30V 5V ) 初驗證可先使用 R2=R3=5.1K P-9 11

12 3. 設定好 R2 R3 後可以再來調整 Rt 訂定 SP6012 工作點步驟如下 : a. 首先 Pin 1 (Timing) 需外掛 Rt(VR) pull high to Vdd(+12V) b. 若 Timing pin to GND 則會 disable OUTPUT P-10 c. 將 Rt(VR) 先設定在最大值約 50K, 使 SP6012 不易觸發 d. 利用示波器來調試, 首先連接 CH1 to Free-Free Vds CH2 to Q1 Free-Free Vgs 如圖 P-11 所示 P-11 12

13 e. 請在 AC(min) 來設定 SP6012 工作點 f. 假設我們設定 LOAD=1A 為 SP6012 啟動點 g. 請把 Load=1A 後, 減少 Rt 電阻值並觀察示波器 CH2 Vgs 是否有 OUTPUT 輸出如圖 P-12 所示 1A Vds Vgs P-12 * 當不同的 load 時二次側 Q1 Vds 的 falling time 會不同, 所以 Rt 用來調整觸發的斜率, 當 load 越大時斜率會越大, 所以會越容易觸發 h. 調整測試無誤後, 請依 Rt 實際阻值以精密固定電阻代替, 完成 SR 調試工作 4. 計算用分壓電阻 R7( 限流電阻 ) R8( 分壓電阻 ) 的阻值 Ex: 二次側電壓為 Vds peak=100v V1=45V * on_delay pin 最大瞬間電流 5mA 且內部比較電位 =1.5V a. 首先觀看 Q1 在 DCM mode 時的 Vds 波形, 並找出最大的 V1 電壓如下圖 P-13 所示 13

14 Q1 Vds V1 Vds peak P-13 Time Vds peak 100V R7(min) = = = 20K 5mA 5mA 求取分壓點 on_delay pin 內部比較電位 =1.5V R7 x K x 1.5 R8(max) < = = 1.053KΩ V1-1.5V R7 20K x 1.5 R8(min) > = = 512Ω Vds Ω < R8 < 1kΩ 所以可以使用 R7 = 20K R8 = 680Ω 14

15 FAQ: 1. SP6012 所供應的 Vdd(max) 為多少? 是否可以以其他方式供應? a. SP6012 因為半導體制程技術, 所以建議工作電壓 Vdd(max)<10~13.5V b. 初步建議使用 78L12 來提供 Vdd=12V 2. 建議使用同步的 Mosfet 的選取? a. 首先選取二次測的整流耐壓值 Vdss, 如 12V 的輸出會選擇 75~100V b. 再來選取 low Rds(on) 的為目標去選取, 越低越好 c. 就需要多考慮較低 ciss Qg 值 d. 注意越低的 Rds(on) 對應的 ciss 會較高 e. 所以注意 f < 150KHz 只要選取 low Rds(on) 當 f > 150KHz 請要注意 ciss 較大會有較大的 switch loss 3. 怎樣避免 SP6012 發生 Cross Contraction 圖 P-14 P-14 15

16 a. 選取 ciss 較低的 mosfet b. 利用 Pin 3 PreC adj Pin 4 PreF adj 來增加 C2 C3 電容值, 可提前增加 dead time 提前 turn off 約 1pF 提前 10ns 但是當 turn off 會使 dead time 增加所以 loss 也會增加如圖 P-15 P-16 P-17 所示 SP6012 Demo Board Rt R7 VR Q1_D C5 C4 78L12 C6 GND +12V R1 R8 C2 C3 SP6012 Timing SYNC On_delay Vdd PreC adj MOSG-C PreF adj GND MOSG-C VR D2 D1 R4 C7 ZD R3 R2 Q2 S D G S D D4 G D3 R5 Q4 P-15 P-16 16

17 Cap Vs dead time 如下圖 : P-17 17

18 c. 提供 MOSFET gate 更快的放電路徑如圖 P-18 P-19 所示 P-18 P-19 18

19 4. 使用 SP6012 需外加 Snubber? a. 建議外加 Snubber 可以壓制 Spike 且可以讓 SP6012 工作更穩定 5. SP6012 需要多工作電流? a. 在 SP6012 Idd<16mA b. 當 SP6012 啟動時, 就須考慮外接 MOSFET 的數量建議當外接 MOSFET 的數量加時, 應再加大 C4 電容值 6. 使用 SP6012 可推動多大功率的電源? a. 因為 SP6012 是控制元件, 不是功率元件所以決定可推動多大瓦特數會是 MOSFET 組件特性所決定 7. 當完成 SP6012 調整後, 會有某段加負載在會突然消失? a. 因為在對 PIN 10 SYNC 下緣波形不穩定 ( 非線性 ), 且此現象會隨 Load 上下移動如圖 P-20 所示 P-20 19

20 b. 可加大 R2 電阻可修飾波形 c. 或 PIN 10 SYNC 對 PIN 7 GND 加 5~10p 電容 d. 注意改變後須再重新調整 Rt 值 20

21 Information provided is alleged to be exact and consistent. SYNC Power Corporation presumes no responsibility for the penalties of use of such information or for any violation of patents or other rights of third parties which may result from its use. No license is granted by allegation or otherwise under any patent or patent rights of SYNC Power Corporation. Conditions mentioned in this publication are subject to change without notice. This publication surpasses and replaces all information previously supplied. SYNC Power Corporation products are not authorized for use as critical components in life support devices or systems without express written approval of SYNC Power Corporation. The SYNC Power logo is a registered trademark of SYNC Power Corporation 2004 SYNC Power Corporation Printed in Taiwan All Rights Reserved SYNC Power Corporation 9F-5, No.3-2, Park Street NanKang District (NKSP), Taipei, Taiwan, 115, R.O.C Phone: Fax:

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