什么是同步整流

1、同步整流技術(shù)是采用通態(tài)電阻極低的功率MOSFET來(lái)取代整流二極管，因此能大大降低整流器的損耗，提高DC／DC變換器的效率，滿足低壓、大電流整流的需要。首先介紹了同步整流的基本原理，然后重點(diǎn)闡述同步整流式DC／DC電源變換器的設(shè)計(jì)。字串5關(guān)鍵詞：同步整流；磁復(fù)位；箝位電路；DC／DC變換器1同步整流技術(shù)概述字串7近年來(lái)隨著電源技術(shù)的發(fā)展，同步整流技術(shù)正在向低電壓、大電流輸出的DC／DC變換器中迅速推廣應(yīng)用。DC／DC變換器的損耗主要由3部

2、分組成：功率開關(guān)管的損耗，高頻變壓器的損耗，輸出端整流管的損耗。在低電壓、大電流輸出的情況下，整流二極管的導(dǎo)通壓降較高，輸出端整流管的損耗尤為突出?？旎謴?fù)二極管（FRD）或超快恢復(fù)二極管（SRD）可達(dá)1.0～1.2V，即使采用低壓降的肖特基二極管（SBD），也會(huì)產(chǎn)生大約0.6V的壓降，這就導(dǎo)致整流損耗增大，電源效率降低。舉例說明，目前筆記本電腦普遍采用3.3V甚至1.8V或1.5V的供電電壓，所消耗的電流可達(dá)20A。此時(shí)超快恢復(fù)二極管的

3、整流損耗已接近甚至超過電源輸出功率的50％。即使采用肖特基二極管，整流管上的損耗也會(huì)達(dá)到（18％～40％）PO，占電源總損耗的60％以上。因此，傳統(tǒng)的二極管整流電路已無(wú)法滿足實(shí)現(xiàn)低電壓、大電流開關(guān)電源高效率及小體積的需要，成為制約DC／DC變換器提高效率的瓶頸。同步整流是采用通態(tài)電阻極低的專用功率MOSFET，來(lái)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M

4、OSFET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。為滿足高頻、大容量同步整流電路的需要，近年來(lái)一些專用功率MOSFET不斷問世，典型產(chǎn)品有FAIRCHILD公司生產(chǎn)的NDS8410型N溝道功率MOSFET，其通態(tài)電阻為0.015Ω。Philips公司生產(chǎn)的SI4800型功率MOSFET是采用TrenchMOSTM技術(shù)制

5、成的，其通、斷狀態(tài)可用邏輯電平來(lái)控制，漏－源極通態(tài)電阻僅為0.0155Ω。IR公司生產(chǎn)的IRL3102（20V／61A）、IRL2203S（30V／116A）、IRL3803S（30V／100A）型功率MOSFET，它們的通態(tài)電阻分別為0.013Ω、0.007Ω和0.006Ω，在通過20A電流時(shí)的導(dǎo)通壓降還不到0.3V。這些專用功率MOSFET的輸入阻抗高，開關(guān)時(shí)間短，現(xiàn)已成為設(shè)計(jì)低電壓、大電流功率變換器的首選整流器件。2.1磁復(fù)位電路

6、的設(shè)計(jì)字串6正激式DC／DC變換器的缺點(diǎn)是在功率管截止期間必須將高頻變壓器復(fù)位，以防止變壓器磁芯飽和，因此，一般需要增加磁復(fù)位電路（亦稱變壓器復(fù)位電路）。圖2示出單端降壓式同步整流器常用的3種磁復(fù)位電路：輔助繞組復(fù)位電路，R，C，VDZ箝位電路，有源箝位電路。3種磁復(fù)位的方法各有優(yōu)缺點(diǎn)：輔助繞組復(fù)位法會(huì)使變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜化；R，C，VDZ箝位法屬于無(wú)源箝位，其優(yōu)點(diǎn)是磁復(fù)位電路簡(jiǎn)單，能吸收由高頻變壓器漏感而產(chǎn)生的尖峰電壓，但箝位電路本身也要

7、消耗磁場(chǎng)能量；有源箝位法在上述3種方法中的效率最高，但提高了電路的成本。字串3磁復(fù)位要求漏極電壓要高于輸入電壓，但要避免在磁復(fù)位過程中使DPA－Switch的漏極電壓超過規(guī)定值，為此，可在次級(jí)整流管兩端并聯(lián)一個(gè)RS、CS網(wǎng)絡(luò)，電路如圖3所示。該電路可使高頻變壓器在每個(gè)開關(guān)周期后的能量迅速恢復(fù)到一個(gè)安全值，保證UDUI。當(dāng)DPA－Switch關(guān)斷時(shí)，磁感應(yīng)電流就通過變壓器的次級(jí)繞組流出，利用電容CS使磁感應(yīng)電流減至零。CS的電容量必須足夠