探究开关电源同步整流技术的详细原理和应用

同步整流技术介绍

 

在电源转换领域中，隔离式转换器通常采用MOSFET作为整流器件，特别是在输出直流电压较低的情况下。这些器件具有较小的导通损耗，能够提高效率，因此被广泛应用。为了确保电路正常工作，对同步整流器（SR）进行控制是基本要求。同步整流器用于替代二极管，因此必须选择适当的方法来驱动同步整流器，以满足二极管的工作原理。驱动信号必须使用PWM控制信号来形成，而PWM控制信号决定着开关型电路的不同状态。

 

同步整流器件的特点

 

同步整流技术采用具有低导通电阻的功率MOS管来代替开关变换器中的快恢复二极管，以实现整流功能并降低整流损耗，从而提高效率。通常情况下，变换器的主开关管也采用功率MOS管，但是两者之间仍然存在一些差异。

 

功率MOS管实际上是一种双向导电器件，其工作原理的不同导致了其他方面的差异。例如，用作主开关的MOS管通常需要实现硬开关，因此需要快速切换速度以减小开关损耗；而用于同步整流/续流的MOS管则需要具有低导通电阻、小体二极管反向恢复电荷、小栅极电阻和良好的开关特性等特点。因此，尽管两者都是MOS管，但它们的工作特性和损耗机理并不相同，对其性能参数的要求也有所不同。了解这一点对于正确选择MOS管是有益的。

 

同步整流的基本电路结构

 

同步整流技术采用具有极低导通电阻的专用功率MOSFET来替代整流二极管，以降低整流损耗。它能够显著提高DC/DC变换器的效率，并且消除由肖特基势垒电压引起的死区电压问题。功率MOSFET属于电压控制型器件，在导通时的伏安特性呈线性关系。在使用功率MOSFET作为整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能实现整流功能，因此称之为同步整流。

 

工作方式的比较

 

传统的同步整流方案通常采用PWM型同步整流，主开关和同步整流开关之间必须设置一定的死区时间，以避免交叉导通。因此，同步整流MOS管存在体二极管导通和反向恢复等问题，从而降低了同步整流电路的性能。