同步整流芯片-LP10R100FN的选型指南

选型前，先了解下什么是同步整流？
同步整流器采用与主开关管同步工作的MOSFET或IGBT作为整流元件，以替代传统的二极管。当主开关管关闭时，同步整流器的MOSFET或IGBT也关闭，从而避免了二极管的正向压降和反向恢复时间带来的损耗和干扰。同步整流器的工作原理如下：当主开关管打开时，电流通过主开关管和负载电路流动；当主开关管关闭时，同步整流器的MOSFET或IGBT也关闭，此时负载电流通过同步整流器的体二极管续流。由于同步整流器的体二极管的正向压降较小，因此可以降低系统的功耗和温升。
同步整流的工作原理：
当原边PWM驱动为高电平时，副边同步整流MOS的Vds电压升高，这时候驱动SR必须关闭，否则会发生原副边直通，导致SR或PWM的MOS管损坏。

当原边PWM驱动从高电平转换为低电平时，副边同步整流MOS的体二极管先导通，电流从S流向D，压降约1V；这时候应该使同步MOS驱动SR尽快开通，让电流流过同步MOS的沟道，以降低损耗。

同步整流管导通时，变压器的能量向副边释放，变压器的能量逐渐耗尽，流过同步整流管的电流也逐渐下降；下一次原边PWM的开通时刻也很快就要到来了。

根据下一次原边PWM开通时刻，副边电流是否下降为0，可以把工作模式分为两种类别：

第一类：DCM 或 QR，这种工作模式下，同步整流每次都是零电流关断，原边PWM管是零电流开通。

第二类：CCM，这种工作模式下，同步整流是带电流关断；原边PWM管也是带电流开通。

第一类控制很简单，只需要检测沟道压降，当压降小到接近0mV时关闭同步整流管，并且用一些简单的逻辑防止DCM Ring的时候误开通就行了。

第二类就没那么容易了；(原边主开关管CCM开通)

因为不同负载下同步整流沟道压降不一样，无法再通过沟道压降接近0mV来判断同步整流的关闭时刻。如果还使用DCM下的关断策略，就会导致原边开通时，同步整流还没有关闭。这样原副边会有一小段时间处于直通状态，原边的电流前沿尖刺很高，副边同步整流管也有较大的方向电流尖刺；这时候有很大的瞬时功耗，很容易损坏同步管子或原边的管子。好处就是副边同步整流电流全部从沟道流动，几乎没有体二极管的反向恢复。

同步整流控制器 LP10R100FN 介绍：
LP10R100FN 为高性能的开关电源 100V 同步整流系列产品，兼容多种开关电源控制系统。LP10R100FN支持 DCM、QR 以及 CCM 工作模式。LP10R100FN 采用专利的整流管开通判定技术，可以有效的避免因激磁振荡引起的驱动芯片误开通。LP10R100FN 具有极快的关断速度，可以大幅度降低在 CCM 工作条件下因关断延迟造成的效率损失。
LP10R100FN集成 VCC 供电技术。启动当系统上电后，通过内置 MOS 的体二极管对输出电容充电，输出电压上升。LP10R100FN 通过 D脚连接输出电压，当输出电压上升时，经过芯片内部供电电路，给 VCC 充电，当 VCC 的电压充到开启阈值电压时，芯片内部控制电路开始工作，MOS 正常的导通和关断。MOS 正常的导通时，电流不再从体二极管流过，而从 MOS 的沟道流过。芯片正常工作时，所需的工作电流仍然会通过 D脚，给 VCC 供电。同步整流管导通DCM 工作时，由于电感的激磁作用，当初级芯片关断时，会产生振荡。为了防止误检测振荡信号，导致同步整流管的异常开启，LP10R100FN 采用专利的整流管开通技术。当初级芯片关断时，次级 LP10R100FN 的漏极 D与 GND 之间的电压迅速下降PXX 通过检测D和GND之间的下降电压阈值和下降速率，能准确的判断同步整流管的开启。开通条件：当满足 TOFF>TOFFMIN & dVDS/dt> K &dt>30ns&VDS同步最小导通时间（TONMIN）当同步开启后，为了避免误关断同步整流。LP10R100FN 设置了最小导通时间TONMIN。同步导通阶段同步导通时，退磁电流减小，VDS 电压上升；当VDS 电压高于-60mV 时，会减小驱动电压，使得MOS 管的导通阻抗增大，维持VDS 的导通电压-60mV；有利于同步关断时，由于驱动电压低，加快关断速度。但为了兼顾效率，VGS 最小电压限定3V。同步整流管关断为了避免同步整流管导通时，因激磁振荡幅度较大，导致误检测关断信号，使同步整流管异常的关断；LP10R100FN 通过整流管关断电压阈值，能准确地判断同步整流管的关断。关断条件：同步整流一旦开通，在比较器屏蔽时间 TONMIN内不进行关断动作。当开通时间 Ton 超过 TONMIN时间后，即 Ton>TONMIN& Vds >VOFF，关断同步。同步最小关断时间（TOFFMIN）当同步超过关断阈值（-5mV）关断后，为了避免误开启同步整流。LP10R100FN 设置了最小关断时间 TOFFMIN。死区时间（TDEAD）LP10R100FN 有固定的死区时间，典型值600ns。保护功能LP10R100FN 集成了VCC 欠压保护，过压钳位等保护功能。PCB 设计在设计 LP10R100FN PCB 时，需要遵循以下指南：主功率回路走线要短粗。
LP10R100FN 采用 TO220F-3L 封装。

选用芯茂微的 LP10R100FN 的理由主要因其具有高效率、散热好、保护功能完善、应用范围广等优势，具体如下：

高效率节能：LP10R100FN 在大多数工况下可实现超过 90% 的能效，能帮助设备降低能耗，减少运行成本，对于对能效有要求的设备而言是不错的选择。

散热性能优良：采用 TO220F-3L 封装设计，增加了芯片的散热面积，有利于将芯片工作温度维持在合理范围，进而提高芯片工作的可靠性，延长使用寿命。

保护功能完善：芯片内置过流、过压及短路保护功能，可有效保障电源系统的安全稳定运行，降低因电路异常导致的设备损坏风险。

应用范围广泛：该芯片适用于 LED 驱动、电动车充电器、工业电源等多种场合，还可用于智能手机、平板电脑等设备的充电器，灵活性高，能满足不同领域的需求。

现货供应有保障：有代理商-粤华信科技-提供现货，能够满足客户即时的采购需求，确保生产计划顺利进行，减少因缺货导致的生产延误。