簡介

過去十年間，移動設(shè)備的快速發(fā)展讓手機應(yīng)用滲透到社會的方方面面。日常生活中，人們幾乎手機不離身。因此，大電池容量及快速充電速度成為手機最關(guān)鍵的殺手锏之一，這也對適配器提出了更高額定功率和更高功率密度的需求，且需求正呈指數(shù)級增長。

如今，5V/1A 輸出規(guī)格的適配器早已過時，新設(shè)計的輸出規(guī)格通常在2A 以上，輸出電壓更是高達 20V。長久以來，大部分手機市場領(lǐng)導(dǎo)者（如華為、Oppo 和Vivo），一直將大功率適配器作為配件隨附在手機包裝內(nèi)一同出售，這獲得了市場的積極反饋。而蘋果卻在2020 年的秋季新聞發(fā)布上，突然宣布取消附贈標準 5V/1A手機適配器，這一變化催生了零部件市場大功率適配器需求的再次繁榮。

這些大功率手機適配器采用的最常用解決方案仍然是反激式拓撲。然而，由于新的市場趨勢，采用 SR MOSFET 實現(xiàn)同步整流 (SR) 成為適配器設(shè)計方案的一大突破和創(chuàng)新。同步整流取代了傳統(tǒng)的肖特基二極管，成為適配器副邊主流解決方案。

同步整流基本原理

同步整流解決方案是采用 MOSFET 進行輸出電流整流，相比于二極管相對固定的正向壓降來說，MOSFET 的壓降與電流和導(dǎo)通電阻成正比（見圖 1）。MOSFET 對整流的傳導(dǎo)功率損耗有很大影響。換句話說，通過選擇具有理想導(dǎo)通電阻的 SR MOSFET，SR 解決方案可以實現(xiàn)比傳統(tǒng)二極管解決方案更好的效率和散熱性能，而這正是大功率適配器設(shè)計關(guān)鍵的需求。

眾所周知，在副邊帶肖特基二極管的傳統(tǒng)反激式變換器應(yīng)用中，二極管的開關(guān)特性（尤其是反向恢復(fù)電流）對 EMI 性能有顯著影響。因此在實際應(yīng)用中必須謹慎處理。但用同步整流MOSFET代替二極管后，情況就完全不同了，因為MOSFET沒有理論上的反向恢復(fù)效應(yīng)。

然而，這并不一定意味著同步整流解決方案的 EMI 問題更少。相反，設(shè)計人員在設(shè)計帶 SR 的反激解決方案時應(yīng)更加謹慎，尤其是在EMI 噪聲源和耦合路徑方面。

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同步整流對EMI噪聲源幅度的影響

要了解同步整流對 EMI 噪聲源的影響，首先要詳細了解同步整流的工作原理。大多數(shù)控制器基于漏源電壓 (VDS) 的直接檢測來驅(qū)動 SR MOSFET，因為它不需要與原邊進行通信且降低了總 BOM 成本。圖 2 顯示出SR MOSFET 的導(dǎo)通和關(guān)斷通常由兩個閾值來控制。它們都是負電壓閾值，可以確保 SR MOSFET 在反向偏置時始終安全關(guān)斷。

由上圖可以看出，兩端的體二極管有很短的導(dǎo)通時間：剛好在器件導(dǎo)通之前和 SR MOSFET 關(guān)斷之后。因此，時序控制對 SR 控制器來說至關(guān)重要，因為這兩個導(dǎo)通時間會引入額外的傳導(dǎo)損耗（時間越長損耗越嚴重）。 而且，如果關(guān)斷時間過長，則可能會因為MOSFET體二極管比較差的特性而導(dǎo)致SR關(guān)斷后出現(xiàn)嚴重的反向恢復(fù)電流。

圖 3 顯示了體二極管的反向恢復(fù)電流由于 SR 提前 400ns 關(guān)斷而上升到 9A，然后由于漏電感又導(dǎo)致 80V 高壓尖峰。眾所周知，EMI問題與噪聲源的脈沖幅度和斜率密切相關(guān)。這相當于反激變換器副邊更強的 EMI 噪聲源。

如果 SR 關(guān)斷太晚，也會出現(xiàn)類似問題。圖 4 顯示了在由于傳播和驅(qū)動延遲導(dǎo)致電流反向之后SR關(guān)斷的結(jié)果。因為原邊和副邊MOSFET 同時導(dǎo)通，將導(dǎo)致短時間的直通。結(jié)果，負電流上升到高達10A，它會在 SR MOSFET 關(guān)斷后導(dǎo)致 87V的高壓尖峰。

為了緩解這些問題，良好控制 SR 導(dǎo)通和關(guān)斷的時間至關(guān)重要。圖 5 顯示了MPS提供的一款快速關(guān)斷智能 SR 控制器，MP6908。作為反激式同步整流控制器的市場領(lǐng)導(dǎo)者，MP6908采用了目前業(yè)界先進的 SR 控制方案，其精密尖端的信號處理、專有柵極電壓調(diào)節(jié)功能和超快關(guān)斷速度實現(xiàn)了更佳的同步整流時序控制。

通過控制導(dǎo)通和關(guān)斷時序，MP6908的電流和電壓（分別為 4A 和 62V）都只有一個相對較低的尖峰（見圖 6），這對降低 EMI 噪聲非常有效。

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