传统二极管整流问题怎么处理详解开关电源同步整流技能

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传统二极管整流问题

近年来，电子技能的开展，使得电路的作业电压越来越低、电流渐渐的变大。低电压作业有利于下降电路的全体功率耗费，但也给电源规划提出了新的难题。

开关电源的损耗首要由3部分所组成：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杰出。快康复二极管（FRD）或超快康复二极管（SRD）可达1.0～1.2V，即便选用低压降的肖特基二极管（SBD），也会发生大约0.6V的压降，这就导致整流损耗增大，电源功率下降。

问题举例

但设选用3.3V乃至1.8V或1.5V的供电电压，所耗费的电流可达20A。此刻超快康复二极管的整流损耗已挨近乃至超越电源输出功率的50％。即便选用肖特基二极管，整流管上的损耗也会到达（18％～40％）PO，占电源总损耗的60％以上。因而，传统的二极管整流电路已无法满意完结低电压、大电流开关电源高功率及小体积的需求，成为限制DC／DC变换器进步功率的瓶颈。

同步整流技能导言

在电源转化范畴，输出直流电压不高的阻隔式转化器都运用 MOSFET作为整流器材。由於这些器材上的导通损耗较小，能够进步功率因而运用越来越广泛；

为了这种电路能够正常运作，有必要对同步整流器（SR）加以操控，这是根本的要求。同步整流器是用来替代二极管的，所以有必要挑选恰当的办法，依照二极管的作业规则来驱动同步整流器。驱动信号有必要用PWM操控信号来构成，而PWM操控信号决议著开关型电路的不同状况。

同步整流器材的特色

同步整流技能便是选用低导通电阻的功率MOS管替代开关变换器快康复二极管，起整流管的效果，然后到达下降整流损耗，进步功率的意图。一般，变换器的主开关管也选用功率MOS管，可是二者仍是有一些差异的。

功率MOS管其实便是一个双向导电器材，因为作业原理的不同，而导致了其他一些方面的差异。例如：作为主开关的MOS管一般都是硬开关，因而要求开关速度快，以减小开关损耗；而作为整流/续流用的同步MOS管，则要求MOS管具有低导通电阻、体二极管反向康复电荷小、栅极电阻小和开关特性好等特色，因而，尽管两者都是MOS管，可是它们的作业特性和损耗机理并不相同，对它们的功能参数要求也不相同，知道这一点，关于怎么正确选用MOS管是有利的。

同步整流的根本电路结构

同步整流是选用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来替代整流二极管以下降整流损耗的一项新技能。它能大起伏的提高DC／DC变换器的功率而且不存在由肖特基势垒电压而形成的死区电压。功率MOSFET归于电压操控型器材，它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压有必要与被整流电压的相位坚持同步才干完结整流功用，故称之为同步整流。

作业方法的比较

传统的同步整流计划大多数都是PWM型同步整流，主开关与同步整流开关的驱动信号之间有必要设置必定的死区时刻，以避免穿插导通，因而，同步整流MOS管就存在体二极管导通和反向康复等问题，然后下降同步整流电路的功能。

双端自激、阻隔式同步整流电路

实践举例（反激同步整流规划 ）

根本的反激电路结构

一种实践的外驱电路

添加驱动才干的外驱电路

由NMOSFET构成的反激同步整流自驱动电路结构

由PMOSFET构成的反激同步整流自驱动电路结构

反激同步整流驱动电路挑选

同步整流管的驱动方法有三种：第一种是外加驱动操控电路，长处是其驱动波形的质量高，调试便利。缺陷是：电路杂乱，本钱高，在寻求小型化和低本钱的今日只要研讨价值，根本没有运用价值。上图是简略的外驱电路，R1D1用于调整死区。该电路的驱动才干较小，在同步整流管的Ciss较小时，能够正常的运用。图6是在图5的基础上添加副边推挽驱动电路的结构，能够驱动Ciss较大的MOSFET。在输出电压低于5V时，需求添加驱动电路供电电源。

第二种是自驱动同步整流。长处是直接由变压器副边绕组驱动或在主变压器上加独立驱动绕组，电路简略、本钱低和自适应驱动是首要优势，在商业化产品中广泛运用。缺陷是电路调试的柔性较少，在宽输入低压规模时，有些波形需求附加限幅整形电路才干满意驱动要求。因为Vgs的正向驱动都正比于输出电压，调理驱动绕组的匝数能够确认份额系数，且输出电压都是很安稳的，所以驱动电压也很安稳。比较费事的是负向电压可能会超支，需求在规划变压器变比时考虑驱动负压起伏。

第三种是半自驱。其驱动波形的上升或下降沿，一个是由主变压器供给的信号，另一个是独立的外驱动电路供给的信号。上图是针对自驱的负压问题，用独自的放电回路，供给同步整流管的关断信号，避开了自驱动负压放电的电压超支问题。

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