關(guān)于同步整流器件的特點以及同步整流的基本電路結(jié)構(gòu)解析

開關(guān)電源的損耗主要由三部分組成：電源開關(guān)管的損耗，高頻變壓器的損耗和輸出整流管的損耗。在低電壓和大電流輸出的情況下，整流二極管的導(dǎo)通壓降相對較高，并且輸出整流管的損耗尤為突出。快速恢復(fù)二極管(FRD)或超快速恢復(fù)二極管(SRD)可以達到1.0?1.2V。即使使用低壓降肖特基二極管(SBD)，也會產(chǎn)生約0.6V的電壓降，這會導(dǎo)致整流損耗增加。大的話，功率效率降低。

同步整流技術(shù)簡介

在功率轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，具有低輸出直流電壓的隔離轉(zhuǎn)換器都使用MOSFET作為整流器。由于這些器件的導(dǎo)通損耗很小并且可以提高效率，因此它們的應(yīng)用越來越廣泛。為了使該電路正常工作，必須控制同步整流器(SR)，這是基本要求。同步整流器用于替換二極管，因此必須根據(jù)二極管的工作規(guī)律選擇合適的方法來驅(qū)動同步整流器。驅(qū)動信號必須由PWM控制信號形成，并且PWM控制信號確定開關(guān)電路的不同狀態(tài)。

同步整流器件的特點

同步整流技術(shù)是用低導(dǎo)通電阻的功率MOS管代替開關(guān)變換器的快速恢復(fù)二極管，起到整流管的作用，以達到減少整流損耗，提高效率的目的。通常，轉(zhuǎn)換器的主開關(guān)管也采用功率MOS管，但兩者之間存在一些差異。

功率MOS管實際上是一種雙向?qū)щ娫O(shè)備。由于工作原理不同，其他方面也有所不同。例如，用作主開關(guān)的MOS管通常是硬開關(guān)的，因此需要開關(guān)速度以減少開關(guān)損耗。用于整流/續(xù)流的同步MOS管要求MOS管具有低導(dǎo)通電阻和體二極管反向。它具有低恢復(fù)電荷，低柵極電阻和良好的開關(guān)特性的特性。因此，盡管兩者都是MOS晶體管，但是它們的工作特性和損耗機制是不同的，并且它們的性能參數(shù)也不相同。認識到這一點，對于正確選擇MOS管是有好處的。

同步整流的基本電路結(jié)構(gòu)

同步整流是一項新技術(shù)，它使用具有極低導(dǎo)通電阻的特殊功率MOSFET來代替整流二極管，以減少整流損耗。 它可以大大提高DC / DC轉(zhuǎn)換器的效率，并且沒有由肖特基勢壘電壓引起的死區(qū)電壓。 功率MOSFET是一種壓控器件，其導(dǎo)通時的伏安特性是線性的。 當使用功率MOSFET作為整流器時，柵極電壓必須與整流電壓的相位同步才能完成整流功能，因此稱為同步整流。

工作方式的比較

傳統(tǒng)的同步整流方案基本上是PWM型同步整流。必須在主開關(guān)和同步整流開關(guān)的驅(qū)動信號之間設(shè)置一定的死區(qū)時間，以避免交叉導(dǎo)通。因此，同步整流MOS管具有體二極管導(dǎo)通。諸如通過和反向恢復(fù)之類的問題，從而降低了同步整流器電路的性能。

同步整流管的驅(qū)動方法有三種：第一種是增加驅(qū)動控制電路，具有驅(qū)動波形質(zhì)量高，調(diào)試方便的優(yōu)點。缺點是電路復(fù)雜且成本高。如今，追求小型化和低成本，僅具有研究價值，而基本上沒有應(yīng)用價值。上圖是一個簡單的外部驅(qū)動電路，R1D1用于調(diào)整死區(qū)。該電路的驅(qū)動能力很小，可以在同步整流器的Ciss很小時使用。圖6是在圖5的基礎(chǔ)上增加次級側(cè)推挽驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)，該電路可以驅(qū)動具有更大Ciss的MOSFET。當輸出電壓低于5V時，有必要增加驅(qū)動電路的電源。

第二類是自驅(qū)動同步整流。優(yōu)點是，它直接由變壓器的次級繞組驅(qū)動，或者將獨立的驅(qū)動繞組添加到主變壓器中。簡單的電路，低成本和自適應(yīng)驅(qū)動是主要優(yōu)勢，已廣泛用于商業(yè)產(chǎn)品中。缺點是電路調(diào)試的靈活性較小。在寬輸入低電壓范圍內(nèi)，某些波形需要附加的限制和整形電路來滿足驅(qū)動要求。由于Vgs的正向驅(qū)動與輸出電壓成正比，因此可以通過調(diào)節(jié)驅(qū)動繞組的匝數(shù)來確定比例系數(shù)，并且輸出電壓非常穩(wěn)定，因此驅(qū)動電壓也非常穩(wěn)定。

第三種是半自動駕駛。其驅(qū)動波形的上升沿或下降沿，一個是主變壓器提供的信號，另一個是獨立的外部驅(qū)動電路提供的信號。上圖針對自動駕駛的負壓問題。單獨的放電電路用于提供同步整流管的關(guān)斷信號，以避免因自驅(qū)動負壓放電而導(dǎo)致電壓過高的問題。