STMicroelectronics SRK1004同步整流控制器技术解析与应用指南

STMicroelectronics SRK1004同步整流器控制器设计用于非互补主动钳位反激式、谐振反激式和极速谐振反激式转换器中的二次侧同步整流 (SR)。它提供栅极驱动输出，适合用于N通道逻辑电平或标准电平功率MOSFET。此器件的控制方案如下：一旦电流开始流过其体二极管，SR MOSFET即会导通，然后在电流接近零时关闭。当采用低侧配置时，该器件可直接由转换器的输出电压供电。当用于高侧配置时，建议使用专用辅助绕组为STMicroelectronics SRK1004供电。当采用高侧配置时，特殊功能可实现对短路条件的快速检测，以限制其运行，如同IC直接由输出电压供电一样。

数据手册：*附件：STMicroelectronics SRK1004同步整流控制器数据手册.pdf

特性

• 二次侧同步整流控制器，优化用于非互补主动钳位反激转换器 (NC-ACF)
• 能够在低侧和高侧配置下运行
• 支持逻辑电平（A和B）和标准电平（C和D）MOSFET
• 提供两种不同关断延迟，以涵盖各种MOSFET
• 宽电源电压范围：4V至36V
• 极低工作电流 (580µA) 和静态电流 (230µA)
• 用于SR MOSFET漏极-源极电压 (190V AMR) 的高压检测输入
• 工作频率：高达500kHz
• 快速短路保护
• 微型DFN 6L 2mm x 2mm封装

内部框图

‌STMicroelectronics SRK1004同步整流控制器技术解析与应用指南‌

一、产品概述与核心特性

‌SRK1004‌ 是意法半导体针对非互补有源钳位反激变换器（NC-ACF）优化的次级侧同步整流控制器，专为高效率功率转换设计。其主要特性包括：

• ‌双配置支持‌：可工作在低边和高边两种配置模式
• ‌宽电压范围‌：4V至36V供电电压，支持逻辑电平（A/B型）和标准电平（C/D型）MOSFET
• ‌高频操作‌：最高工作频率达500kHz
• ‌智能保护机制‌：集成快速短路检测与误开启防护
• ‌超低功耗‌：工作电流580μA，静态电流230μA
• ‌微型封装‌：采用2x2mm DFN-6L封装

‌应用领域‌：高功率密度USB-PD适配器/充电器、USB-PD墙插、嵌入式智能插座等紧凑型电源设计。

二、关键技术创新解析

1. 非互补有源钳位反激架构支持

SRK1004通过独特的控制算法实现对NC-ACF变换器的精准同步整流控制：

• ‌动态时序识别‌：可区分变压器退磁期（TDEM）与反向电流建立期（TREV）
• ‌智能窗口控制‌：通过125ns的"开启使能窗口"（TON_ENW）机制，确保仅在有效时段开启SR MOSFET
• ‌寄生电感补偿‌：内置25ns/150ns两种关断延迟，有效补偿由MOSFET漏极寄生电感引起的零电流检测超前问题。

2. 核心电气参数

‌电压规格‌：

• 供电电压（VO）：4-36V（工作范围），4.5V（典型开启电压）
• VCC调节点：5.5V（A/B型）或9V（C/D型）
• 漏极检测电压（DVS）：-1V至160V

‌时间参数‌：

• 开启延迟：55-105ns
• 关断延迟：65-85ns
• 最小开启时间：430-630ns

3. 多重保护机制

‌ 短路保护（SCP） ‌：

• 高边配置：通过外接电阻（RSCP）设置检测阈值，当输出电流低于20μA时触发保护
• 低边配置：通过VO引脚UVLO功能实现保护

‌误开启防护‌：

• 结合关断后消隐时间（TOFF_MIN）和开启使能窗口机制，有效防止在Twait期或HS开关管开启期间的SR MOSFET误动作。

三、典型应用设计指南

1. 引脚配置与功能

• ‌ VO（引脚1） ‌：器件供电输入，内置线性稳压器
• ‌ DVS（引脚6） ‌：漏极电压检测，需串联390Ω电阻

2. 布局要点

‌共通准则‌：

• VCC和VO旁路电容需紧靠IC引脚
• 栅极驱动环路面积最小化
• 外露焊盘必须连接到GND网络

四、性能优势分析

‌效率优化‌：
通过精准的零电流检测和优化的时序控制，SRK1004可显著降低SR MOSFET的导通损耗。其快速关断特性（typ. 85ns）有效减少体二极管导通时间，在100kHz工作频率下可实现高达98%的转换效率。

‌可靠性保障‌：

• ESD防护：HBM ±2kV，CDM ±500V
• 热阻控制：结到环境热阻68°C/W，支持0.5W功耗散热。

五、行业趋势与未来发展

随着USB-PD 3.1标准的推广和140W高功率充电需求的增长，SRK1004的高集成度和智能控制特性使其成为下一代紧凑型电源设计的理想选择。其发展趋势体现在：

• 向更高功率密度（>25W/in³）演进
• 兼容宽输出电压范围（5-48V）
• 支持多模式混合操作（CCM/DCM/突发模式）