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同步整流电路分析

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同步整流电路分析 一、传统二极管整流电路面临的问题 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。 举例说明,目前笔记本电脑普遍采用 3.3V甚至 1.8V或 1.5V的供电电压,所消耗的电流可达 20A。此时超快恢复二极管的整流损耗已接近甚至超过电源输出功率的 50%。即使采用肖特基二极管,整流管上的损耗也会达到(18%~40%)PO,占电源总损耗的 60%以上。因此,传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率及小体积的需要,成为制约 DC/DC变换器提高效率的瓶颈。 二、同步整流的基本电路结构 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。 1、基本的变压器抽头方式双端自激、隔离式降压同步整流电路 2、单端自激、隔离式降压同步整流电路 图 1 单端降压式同步整流器的基本原理图 基本原理如图 1所示,V1及 V2为功率 MOSFET,在次级电压的正半周,V1导通,V2关断,V1起整流作用;在次级电压的负半周,V1关断,V2导通,V2起到续流作用。同步整流电路的功率损耗主要包括 V1及 V2的导通损耗及栅极驱动损耗。当开关频率低于 1MHz时,导通损耗占主导地位;开关频率高于 1MHz时,以栅极驱动损耗为主。 3、半桥他激、倍流式同步整流电路 图 2 单 端 降 压 式 同 步 整 流 器 的 基 本 原 理 图 该 电 路 的 基 本 特 点 是 : 1) 变 压 器 副 边 只 需 一 个 绕 组 , 与 中 间 抽 头 结 构 相 比 较 , 它 的 副 边 绕 组 数 只 有 中 间 抽 头结 构 的 一 半...

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