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[分享] DC/DC变换器中的同步整流技术

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2023-2-8
发表于 2021-5-6 20:59:50 | 显示全部楼层 |阅读模式

       近年来,电子技术的发展,使得电路的工作电压越来越低、电流越来越大。低电压工作有利于降低电路的整体功率消耗,但也给电源设计提出了新的难题。      


       开关电源的损耗主要由3部分组成:功率开关管的损耗,高频变压器的损耗,输出端整流管的损耗。在低电压、大电流输出的情况下,整流二极管的导通压降较高,输出端整流管的损耗尤为突出。快恢复二极管(FRD)或超快恢复二极管(SRD)可达1.0~1.2V,即使采用低压降的肖特基二极管(SBD),也会产生大约0.6V的压降,这就导致整流损耗增大,电源效率降低。


       同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET,来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。它能大大提高DC/DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。功率MOSFET属于电压控制型器件,它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时,要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能,故称之为同步整流。


        同步整流管的驱动方式有三种:
        第一种是外加驱动控制电路,优点是其驱动波形的质量高,调试方便。缺点是:电路复杂,成本高,在追求小型化和低成本的今天只有研究价值,基本没有应用价值。
       第二种是自驱动同步整流。它的优点是直接由变压器副边的绕组驱动,或在主变压器上加独立的绕组驱动,电路简单,成本低,驱动适应性强,被广泛应用于商业产品中。其缺点是调试电路的灵活性较小,在宽输入低压范围时,部分波形需要附加限幅整形电路以满足驱动要求。因为 Vgs的正向驱动与输出电压均成正比,通过调节驱动绕组的匝数,可以确定比例系数,输出电压也非常稳定,所以驱动电压也非常稳定。麻烦的是,负电压有可能超标,因此在设计变压器变速比时,必须考虑驱动负压幅度。
       第三种是半自驱。其驱动波形的上升或下降沿,一个是由主变压器提供的信号,另一个是独立的外驱动电路提供的信号。针对自驱的负压问题,用单独的放电回路,提供同步整流管的关断信号,避开了自驱动负压放电的电压超标问题。

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