低电压大电流同步整流技术的现状及发展.docx

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1、低电压大电流同步整流技术的现状及发展:的现状及发展i技术，并对它们进行了分析比较，同时指出应用谐振和有源嵌位技术的同步整流技术、电流驱动同步整流技术是二9半导体场效应晶体管;功率损耗以及各种微处理器、IC芯片和数？信号处理器的普及应用,使低电压大电流输出变换器的研究成为十分重要的课J三极管整流,整流损耗占了变换器总损耗的一半以上，很难达到高效率。使用同步整流技术则可以较大地减少整?;类型可分为电压驱动和电流驱动。而电压驱动的同步整流器按驱动方式又可分为自驱动和外驱动两种。下面将分），少整流损耗，提高效率.不管采用那种同步整潦技术，都是通过使川低通态电阻的MOSFET替代输出侧的整流:根OSFE

2、T的模型和损耗。MoSI；ET的模型如图】所示。的损耗Pc+Rd,其中Rcha为MOSI-ET的导通沟道和表面电荷积累层形成的电阻，Rd是由MOSI-ET的JFET区和面阻外延层形J寄生电容造成的损耗与频率相关，在低频率时较小，整潦损耗主要由导通损耗决定.因此可利用MoSFET的自动苴XJ自驱动同步整流支术刍态电阻，从而减少导通损耗：但在高缴率时，并联使用MOSFET虽然可以减少导通损耗，但是在通态电阻成倍减dW会远大于减少的导通损耗。因此在使用同步整流技术时，应协调处理这两种损耗。二极管，此二极管造成的通态损耗Pd，Yd一般在IV以上，远大于MOSFET的导通压降.因此应尽M避免负载电流流过

3、寄生二极管或尽量缩短流过寄生二技术:是由变换罂中的变压器次级电压直接驱动相应的MOSFET,如图2（八）所示。这是种传统的同步整流技术，其优MOSFET的驱动电压时序不够精确，MOSFET不能在整个周期内代替二极管整流,使得负载电流流经寄生二极管的冰快耗，限制了效率的提高4。驱动同步整流技术i器的不足，提出了有源战位(ACtiVc?CIamp)技术2,如图3（八）所示。电容Ca以及控制开关S2的引入，使得户t管，从而减少f损耗.在t1.至t2时，开关S1.导通，由电源向变压器供电:在t2时刻，S1.关断，变压器原边白；到13时刻，S2导通，变压器原边通过S2向Ca继续充电直到原边电流为零，然后

4、电容开始向变压器原边放电，工生正向电压以维持电流:到t5时刻，开始卜.一周期。由图3(b)可见,变压器原边电压波形中没有出现如图2通，减少了整流损耗，较大地提高了效率。流技术H，由式(1)知MOSFET的寄生电容充放电造成的损耗与CCY2成正比。因此在高频情况下，如C1.MHz,这一损耗：4,寄生.电容引起的损耗将会很大，而使用谐振技术，用正弦波来驱动MOSFET,则可以大大减少整流损耗。使月干谐振电容CS的加入，使得Q1.的寄生电容Cgd在整个周期内与CS并联：在QI导通时CgS与CS并陕，在Q1.大庭斤有寄生电容均在一周期内与CS并联，即寄生电容被谐振电容CS“吸;盛流技术:的现状及发展J

5、正弦波能通过CS和MOSFET（Q1、Q2）的寄生电容，从而减少了同步整流器的损耗。（其中Cgd、Cgs、CdS分别方电容）。步整潦技术1FET的驱动信号需从附加的外驱动电路获得.为了实现驱动同步，附加驱动电路须由变换器主开关管的驱动信号控:极管的时间，须使次级中的两MoSFET能在一周期内均衡地轮流导通，即两个MOSFET的驱动信号的占空比为50%以达到上述要求。但为了避免两MOSFET同时导通而引起的次级短路现象，应留有一定的死区时间。虽然外业动同但它却要求附加更杂的驱动电路，而I1.会带来驱动损耗。特别在开关领率较高时，驱动电路的电杂程度和成本都I!高的变换器“倒流过自身的电流来获得MO

6、SFET业动信号，如图6所示。MOSFET在流过正向电流时导通，在电流为零时关断极管样只能单向导通,于是它的使用就像二极管整流器样，可应用在各类变换器拓扑电路中,而不像电压驱动Z动电路或结构,因此电流驱动同步整流器是十分有发展前景的但是，电流驱动同步整潦技术中由检测电潦而造JJ高损耗问题.提出了如图7所示电路17该电路将电流检测的损耗部分能珏送到输出端,使得电流检测损耗的能电流驱动同步整流技术得到广泛的应用奠定了基础。问题IMOSFET替代二极管整流器，但MoSFET如用为开关时具有双向导通的特性5。这一特性使得含有同步整流技术兼峡港的并联运行问题:电压大电潦（一般要达到几十安培甚至上百安培情

7、况下，因而往往聘多个具有同步整潦技术的变换器并联使用C1下问题。I电压不同，且差值达到一定值时，输出电压低的变换器的输出电流将反向，输出电压较高的变换牌就需要既提供Ii出电压i的变换裾的负荷5,结果便没有达到并联变换器增大负载电流的目的.，效电路图；同，且相差很大时，电压小的变换器的IM信号的占空比被电压反馈控制圈置零，电压大的变换器相当于一个区JS效电路如图8所示.图中虚线框内部分与一个交叉耦合振荡器结构相当,于是在这个变换器中发生自振荡现象5交MoSFET性能降低，并且会给其它与其并联的变换器输出带来谐波干扰5。1二极管整潦器的变换器会进入电流不连续工作模式（DQO,但对于使用门可步整流技

8、术的变换器，由于MOSFETf并形成环路电流，造成/多余的损耗，限制/变换器在轻载条件下实现高效率.动同步整流技术的变换器而言的,因而应用了电压驱动同步整流技术的变换器在并联使用时做更杂，需要使用各1通，并要面对轻数时的低效率问题.具有电流驱动同步整流技术的变换器，由F电流驱动同步整流是单向导通的，3数，就可以很方便地并联使用了。I驶动电用型同步整流技术的驱动方式最简单，利用其它技术（如谐振技术，有源战位等）完善后也能达到很好的百:发和利用新技术来完善的自驱动同步整流技术将很有竞争力。外驱动电压型同步整流技术在提高效率方面效果较1泛吸引力.电流驱动同步整潦技术驱动的笑杂程度介乎前两者之间，应用

9、在各种变换器拓扑中也十分方便，而且彳，后同步整潦技术发展的新方向。i/很大的发展，许多早年提出的拓扑都有较大改善和提高，特别是谐振技术在自驱动同步整流中的应用和电流J1频率范围、拓扑电路的种类以及变换器并联使用等方面有了很大改善。可以说，同步整流技术必将会更具有生命，:越的方向发展。IC.1.eeandDanY.Chen.AMosfetificrforHigh?frequencyDC/DCCOnVerterSC.IEEEPESC,1990Rccord:769778.5uMIN0M1YA,YoshiharuOKABE1Icy1.mprovementofsynchronousRectifierin

10、aZVS?PWMConrto1.1.edSeries?resonantConverIerwithActiveC1.ampC.ISu1.1.ivan1SethR.Sanders.onousRecIificationC.1EEEPEC,1994ReeOrd:185-191.J.Uceda,E.de1.aCruzandJ.M.Gras.)fSe1.f?drivenSynchronousRectificatiOnofResonantTopoIgiefC.IEEEAPEC,1992ReCord:933-940.5uNIN0M1YA,MasahitoIaCaUSedbySynChronoUSj1eDC-DCConverterSysIemC.-1236.1Y.S.1.ee.Para1.1.e1.OpcrationnchronousRcctifiersC.25-1229.P.1.iu,M.II.Pong.Synchronousj1.esDesignC.ProceedingsoftheFourthnongKong1.EEEworkshoponSwiIchModepowerSupp1.ios:5663,November20C