正激電源的制作及測試-同步整流技術(shù)及電路介紹

11拓展任務(wù)一同步整流技術(shù)及電路介紹一、為什么要采用同步整流？二、同步整流管的datasheet分析三、副邊同步整流管的驅(qū)動(dòng)技術(shù)分析與研究四、副邊同步整流驅(qū)動(dòng)方式22

一、為什么要采用同步整流？1、用肖特基二極管進(jìn)行整流，而肖特基二極管的正向壓降一般為0.3v。副邊電路二極管的損耗：0.3*50=15W，而輸出才90W。損耗占副邊總的功率為：15/(15+90)=14.3%。因此，必須采用同步整流技術(shù)，用MOS管來替代二極管。電源輸出：1.8V/50A332、同步整流技術(shù)的意義：集成電路工作電壓的不斷降低對(duì)其供電電源（主要是DC-DC整流模塊）提出了新的要求。

1.用肖特基二極管進(jìn)行整流，而肖特基二極管的正向壓降一般為0.3v，若輸出電壓降低到2v以下，僅損耗在肖特基管的正向?qū)▔航瞪系墓β示拖喈?dāng)于電源模塊輸出功率的10%以上。因此，要想取得較高的功率密度幾乎是不可能的。

2.同步整流技術(shù)采用同步整流管來代替肖特基二極管進(jìn)行輸出整流，解決了因二極管正向壓降引起的功率損耗問題，使得輸出整流的損耗減少到最小，大大提高了低壓大電流DC-DC整流模塊的效率。44

二、同步整流管的datasheet分析

同步整流管與普通的功率MOS管工作原理一樣，只是參數(shù)上有點(diǎn)差別，驅(qū)動(dòng)電壓也有點(diǎn)差別而已，具體可以參考MOS管的datasheet。

NTD4857的datasheet

IRFP460的datasheet55

同步整流技術(shù)的核心問題是同步整流管的驅(qū)動(dòng)問題，根據(jù)同步整流管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來源，可以將同步整流管的驅(qū)動(dòng)方式分為外部驅(qū)動(dòng)式（controllerdriven）和自驅(qū)動(dòng)式（self－driven），相對(duì)于自驅(qū)動(dòng)方式，外部驅(qū)動(dòng)方式不僅需要額外的器件，增加電路的復(fù)雜性，提高電路的成本，而且其對(duì)于電路效率的貢獻(xiàn)也很少，因此在實(shí)際的電路中很少采用外部驅(qū)動(dòng)方法。

三、副邊同步整流管的驅(qū)動(dòng)技術(shù)分析與研究

在2000年的APEC上，電壓驅(qū)動(dòng)同步整流技術(shù)出現(xiàn)了很大的發(fā)展和提高，有人提出了柵極電荷保持技術(shù)(Gatechargeretention)和柵極電荷轉(zhuǎn)換技術(shù)(Gatechargecommutation)技術(shù)，較好地解決了電壓驅(qū)動(dòng)的死區(qū)問題。下面將就兩種方法進(jìn)行詳細(xì)的分析，并對(duì)他們應(yīng)用于有源箝位同步整流正激變換器的可行性進(jìn)行探討。661.柵極電荷轉(zhuǎn)換技術(shù)(Gatechargecommutation)柵極電荷轉(zhuǎn)換技術(shù)的原理

該技術(shù)的電路簡單，只需要一個(gè)附加的繞組，充分利用了同步整流管的門-源電容。兩個(gè)二極管在此的作用是用來箝位SR門源電壓。當(dāng)不接這兩個(gè)二極管時(shí)，SR開通時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓為附加繞組上電壓的一半，關(guān)斷后門源電壓為相應(yīng)的負(fù)值，很明顯這將加大SR的驅(qū)動(dòng)損耗，當(dāng)接了兩個(gè)二極管后，SR開通時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓為附加繞組上的電壓，并且在SR關(guān)斷后，門源電壓箝位為-0.7左右，可以大大減少驅(qū)動(dòng)損耗。這個(gè)技術(shù)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，因?yàn)橐粋€(gè)SR管門極電容的放電荷被利用來給另外一個(gè)SR管門極充電，減少了損耗；第二，當(dāng)變壓器附加繞組上電壓為零時(shí)，兩個(gè)SR管仍然能夠?qū)āＯ旅鎸⒎治隼@組電壓為零時(shí)段的工作過程。

77如圖上圖所示，在時(shí)刻t1之前，變壓器輔助繞組電壓為Vaux=V，t1時(shí)刻之后，Vaux=0必然對(duì)應(yīng)Cgs1放電，對(duì)Cgs2充電，如果不考慮充放電過程中的損耗，則兩個(gè)電容的充放電電荷量相等。則Vgs1=Vgs2。同理，在t3-t4時(shí)段可以得到：Vgs1=Vgs2

由此可見，在變壓器繞組電壓為零時(shí)段內(nèi)，兩個(gè)同步整流管上的電壓近似等于輔助繞組電壓幅值的一半，這說明只要足夠的大，兩個(gè)同步整流管能夠同時(shí)導(dǎo)通，從而避免了同步整流管體二極管導(dǎo)通的問題。88仿真電路仿真結(jié)果：同步整流管驅(qū)動(dòng)波形柵極電荷轉(zhuǎn)換技術(shù)9

2.柵極電荷保持技術(shù)(Gatechargeretention)柵極電荷保持技術(shù)的原理

如圖上圖所示，在t1時(shí)刻以前，輔助開關(guān)管Sa是導(dǎo)通的，Cgs上的電荷通過輔助管Sa釋放掉，開關(guān)管S上的沒有驅(qū)動(dòng)電壓。t1時(shí)刻，輔助管關(guān)斷，開關(guān)管S上出現(xiàn)正的驅(qū)動(dòng)電壓，這個(gè)電壓通過二極管對(duì)Cgs充電，開關(guān)管S導(dǎo)通。在t2時(shí)刻，當(dāng)開關(guān)管S上的驅(qū)動(dòng)電壓消失，(比如正激變換器中變壓器磁復(fù)位結(jié)束)。此時(shí)，輔助開關(guān)管仍然處于關(guān)斷狀態(tài)，二極管D1由于承受反向電壓而截止。開關(guān)管S導(dǎo)通直到t3時(shí)刻。當(dāng)Sa驅(qū)動(dòng)信號(hào)到來時(shí)，才截止。

應(yīng)用實(shí)例：變壓器繞組來驅(qū)動(dòng)同步整流管21010

四、副邊同步整流驅(qū)動(dòng)方式

1.驅(qū)動(dòng)芯片來驅(qū)動(dòng)同步整流管

2.用變壓器繞組來驅(qū)動(dòng)同步整流管13.用變壓器繞組來驅(qū)動(dòng)同步整流管211

四、副邊同步整流驅(qū)動(dòng)方式

1.驅(qū)動(dòng)芯片來驅(qū)動(dòng)同步整流管

2.驅(qū)動(dòng)芯片datash