MOS管在DC-DC直流轉(zhuǎn)換器中的應(yīng)用方案

MOS管在同步整流中到底有什么作用呢?同步整流，是一種常見的電源管理技術(shù)，通常會(huì)應(yīng)用在DC-DC直流轉(zhuǎn)換器中。它可以通過兩個(gè)MOS管來控制電流的方向，將電能傳輸給負(fù)載。

比如這個(gè)同步整流的拓?fù)潆娐肥抢昧藘蓚€(gè)MOS管，當(dāng)上面的MOS管截止時(shí)，下面的MOS管就會(huì)導(dǎo)通，電流從電感流向下面的MOS管。

在輸出電流比較大的情況下，同步整流的效率是比較高的，一般在負(fù)載為1A時(shí)，效率可以達(dá)到95%。這跟MOS管的導(dǎo)通電阻有關(guān)，在導(dǎo)通時(shí)，下側(cè)的MOS管導(dǎo)通內(nèi)阻較低，損耗自然也低。在許多降壓DCDC電路中，經(jīng)常會(huì)用到同步整流。

也就是說，MOS管的選型是很重要的，我們需要考慮到這幾個(gè)重要的參數(shù)：

-電壓額定值：合適的電壓額定值，可以避免擊穿和損壞

-電流承受能力：足夠大的電流承受能力，有效應(yīng)對(duì)負(fù)載的變化和電流峰值;

-開啟/關(guān)閉速度：快速的開關(guān)速度可以減小功耗和提高效率

-導(dǎo)通電阻：低導(dǎo)通電阻的MOS管同樣可以減小功耗和提高效率

在這里可以推薦VBsemi的MOS管，能夠高效滿足MOS管在同步整流電路設(shè)計(jì)的要求，多種參數(shù)與封裝，可以有效地提高系統(tǒng)的效率和可靠性。

同步整流技術(shù)就是采用低導(dǎo)通電阻的功率MOS管代替開關(guān)變換器快恢復(fù)二極管，起整流管的作用，從而達(dá)到降低整流損耗，提高效率的目的。

同步整流的基本電路結(jié)構(gòu)

同步整流是采用通態(tài)電阻極低的專用功率MOSFET，來取代整流二極管以降低整流損耗的一項(xiàng)新技術(shù)。它能大大提高DC/DC變換器的效率并且不存在由肖特基勢(shì)壘電壓而造成的死區(qū)電壓。功率MOSFET屬于電壓控制型器件，它在導(dǎo)通時(shí)的伏安特性呈線性關(guān)系。用功率MOSFET做整流器時(shí)，要求柵極電壓必須與被整流電壓的相位保持同步才能完成整流功能，故稱之為同步整流。

工作方式的比較

傳統(tǒng)的同步整流方案基本上都是PWM型同步整流，主開關(guān)與同步整流開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間必須設(shè)置一定的死區(qū)時(shí)間，以避免交叉導(dǎo)通，因此，同步整流MOS管就存在體二極管導(dǎo)通和反向恢復(fù)等問題，從而降低同步整流電路的性能。

反激同步整流驅(qū)動(dòng)電路選擇

同步整流管的驅(qū)動(dòng)方式有三種：第一種是外加驅(qū)動(dòng)控制電路，優(yōu)點(diǎn)是其驅(qū)動(dòng)波形的質(zhì)量高，調(diào)試方便。缺點(diǎn)是：電路復(fù)雜，成本高，在追求小型化和低成本的今天只有研究價(jià)值，基本沒有應(yīng)用價(jià)值。

上圖是簡單的外驅(qū)電路，R1D1用于調(diào)整死區(qū)。該電路的驅(qū)動(dòng)能力較小，在同步整流管的Ciss較小時(shí)，可以使用。圖6是在圖5的基礎(chǔ)上增加副邊推挽驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)，可以驅(qū)動(dòng)Ciss較大的MOSFET。在輸出電壓低于5V時(shí)，需要增加驅(qū)動(dòng)電路供電電源。

第二種是自驅(qū)動(dòng)同步整流。優(yōu)點(diǎn)是直接由變壓器副邊繞組驅(qū)動(dòng)或在主變壓器上加獨(dú)立驅(qū)動(dòng)繞組，電路簡單、成本低和自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)是主要優(yōu)勢(shì)，在商業(yè)化產(chǎn)品中廣泛使用。

缺點(diǎn)是電路調(diào)試的柔性較少，在寬輸入低壓范圍時(shí)，有些波形需要附加限幅整形電路才能滿足驅(qū)動(dòng)要求。由于Vgs的正向驅(qū)動(dòng)都正比于輸出電壓，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)繞組的匝數(shù)可以確定比例系數(shù)，且輸出電壓都是很穩(wěn)定的，所以驅(qū)動(dòng)電壓也很穩(wěn)定。比較麻煩的是負(fù)向電壓可能會(huì)超標(biāo)，需要在設(shè)計(jì)變壓器變比時(shí)考慮驅(qū)動(dòng)負(fù)壓幅度。

第三種是半自驅(qū)。其驅(qū)動(dòng)波形的上升或下降沿，一個(gè)是由主變壓器提供的信號(hào)，另一個(gè)是獨(dú)立的外驅(qū)動(dòng)電路提供的信號(hào)。上圖是針對(duì)自驅(qū)的負(fù)壓問題，用單獨(dú)的放電回路，提供同步整流管的關(guān)斷信號(hào)，避開了自驅(qū)動(dòng)負(fù)壓放電的電壓超標(biāo)問題。