同步整流电路部分：电源IC的选择

作为将原电路的二次侧二极管整流电路改为同步整流电路的步骤，上一篇文章介绍了第一步选择整流二极管替换用MOSFET的内容。本文将介绍第二步相关内容，确认现有电路的工作和各种条件，并选定设计所用的电源IC。在此进行的设计是将现有AC/DC转换器的二次侧二极管整流电路替换为同步整流电路，因此必然需要先确认现有电路的规格、特性及工作并进行调整，然后再替换为同步整流电路。

同步整流电路部分：电源IC的选择

此次替换设计中计划使用的BM1R001xxF系列由BM1R00146F～150F共5款机型组成。为了能够支持不同规格电源改为同步整流电路，配备了强制OFF时间（Compulsion OFF Time）不同的系列产品。

强制OFF时间可防止因轻负载时IC的DRAIN引脚产生的谐振波形导致二次侧FET再次导通的动作。该时间表示关断二次侧后不强制导通的时间，产品阵容中有1.3us(00146F)~4.6us(00150F)的产品可选。

但是，如果该强制OFF时间过长，就会产生重负载工作时FET无法导通的时间，效率会变差，因此需要选择适当的时间（后续将会进行详细介绍）。

在连续模式下工作时，该强制OFF时间的确定标准是需要考虑一次侧控制器的开关频率和一次侧/二次侧MOSFET各自的导通时间的。

按以下①～③的步骤选择电源IC。

• ①确认替换前的整流二极管DOUT产生的反向电压V_R和正向电流I_F的波形
   ⇒检测一次侧MOSFET M1的导通时间t1、一次侧控制器的1个周期tp。
• ②设置二次侧MOSFET最大导通时间t_{MAX_ON}
   ⇒通过t_{MAX_ON}设置，防止连续模式下的重负载时一次侧和二次侧的MOSFET同时导通带来的破坏。
• ③选择IC
   ⇒通过下述公式计算出所需的强制OFF时间t_OFF，并从系列产品中进行选择。

这是连续模式工作时的强制OFF时间计算方法。后续将介绍非连续模式工作时的计算方法，请参阅后续介绍。

下面是各步骤的详细介绍。

①确认替换前的整流二极管DOUT产生的反向电压V_R和正向电流I_F的波形

②设置二次侧MOSFET最大导通时间t_{MAX_ON}

通过IC的MAX_TON引脚，设置最大导通时间t_{MAX_ON}。当DRAIN引脚电压检测到VCC（＝输出电压VOUT）×1.4V Typ以上的上升沿时，开始最大导通时间的计数。当由电阻R_TON设置的最大导通时间t_{MAX_ON}过去时，将强制关断二次侧MOSFET M2。

如下图所示，最大导通时间t_{MAX_ON}必须设置为短于一次侧控制器的1个周期tp。电阻R_TON可在56k~300k的范围内进行设置，t_{MAX_ON}与其阻值成正比。另外，设置的t_{MAX_ON}越接近10µsec（R_TON＝100kΩ）精度越高。请参考下图。

一次侧控制器为PWM控制方式时，考虑到波动的R_TON的值可通过公式求出。

在此次的设计案例中，根据F_MAX＝130 [kHz]、⊿F_MAX＝5 [%]、⊿t_{MAX_ON}＝7 [%]、⊿R_TON＝1 [%]，得出R_TON如下：

在该设计案例中，需要将R_TON设置为68kΩ以下。但是，该公式为理想状态，所以需要充分确认在实机状态下的工作情况。将R_TON设为68kΩ，根据下述公式计算出t_{MAX_ON}为6.8µsec。

③选择IC

根据①中检测到的一次侧MOSFET M1的导通时间t1、一次侧控制器的1个周期tp，以及②中计算出的最大导通时间t_{MAX_ON}，可以通过以下公式求出所需的强制OFF时间t_OFF。

根据上述计算结果，考虑到波动，选择强制OFF时间t_OFF为2µsec（Typ.）的“BM1R00147F”。下表为BM1R001xxF系列的强制OFF时间t_OFF。强制OFF时间波动为±9%。此外，该公式为理想状态，因此需要在实机状态下充分确认工作情况后再进行设置。

例如，请看BM1R00147F在R_TON＝68kΩ时的连续工作时（重负载时）二次侧同步整流工作波形。从波形图可以看出，t_{MAX_ON}过去后，V_GS2关断，t_OFF后再次导通。

至此，就可以选择将现有电源改为同步整流电路的最佳IC了。该案例是以连续模式工作为前提的，作为参考，下面介绍一下当现有电源非连续模式工作时，一次侧控制器具备抖动（Jitter）功能时的情况。

※非连续模式工作时的强制OFF时间计算方法及MAX_TON引脚的设置

在不连续模式下，无论是否设置MAX_TON引脚，同步整流工作都是相同的。此外，当V_DS2变为－6mV（Typ.）时，V_GS2关断。

※一次侧控制器内置抖动（Jitter）功能时

一次侧控制器具有抖动（Jitter）功能时，考虑到波动的R_TON设置根据下述公式进行。

相对于前面给出的连续模式时的公式，分母加上了一次侧抖动（Jitter）频率：F_JITTER [kHz]。