同步整流技术特点与分析比较
点击数：7652 次 录入时间：03-04 11:50:32 整理：http://www.55dianzi.com 电工基础
引言随着计算机、通信技术的发展，低压大电流开关电源越来越成为目前一个重要的研究课题。而效率问题始终是开关电源发展的一个主旋律[1，2]，同步整流技术的出现，正是顺应了这一发展趋势，从出现至今，国内外许多著名的大公司和研究机构都不断致力于该技术的研究，为高效率二次电源的开发和应用提供了强大的技术基础，因此，深入分析和掌握同步整流技术特点，对于该技术的优化与发展及相关产品的开发具有十分重要的意义。目前，同步整流技术在DC-DC模块电源领域得到了广泛的应用。随着MOSFET设计工业技术的进步，使当今的MOSFET的性能大大提高。例如IR公司的MOS管IRF7821，其最大导通电阻仅为9.1mΩ，开关时间小于10ns，栅电荷仅9.3nc，而且在逻辑电平下驱动即可。同步整流技术几乎可以应用到各种电路拓扑，并且可以与其它技术相结合，从而形成了各具特色的同步整流技术。例如，有源箝位技术与同步整流技术结合，实现了软开关同步整流技术，进一步降低了同步整流MOS管的开关损耗，效率也得到了进一步的提高。同步整流技术的关键则在于同步整流管的驱动控制上，不同的驱动方式对效率的影响是有很大差别的。鉴于目前同步整流技术应用的广泛性，本文从器件、电路结构以及工作方式等三个不同的角度对同步整流技术进行了较为全面的分析和比较，以利于更好的理解和掌握同步整流技术。2同步整流器件的特点同步整流技术就是采用低导通电阻的功率MOS管代替开关变换器快恢复二极管，起整流管的作用，从而达到降低整流损耗，提高效率的目的。通常，变换器的主开关管也采用功率MOS管，但是二者还是有一些差异的。功率MOS管实际上是一个双向导电器件[3]，其完整的漏源伏安特性应包括第一象限以及第三象限，是基本关于原点对称的，如图1所示。其中：第一象限表示MOSFET的正向导电特性，第三象限表示MOSFET的反向导电特性；同步整流技术正是利用了MOSFET这种双向导电特性来达到提高整流效率的目的。由于工作原理的不同，而导致了其他一些方面的差异。例如：作为主开关的MOS管工作在第一象限，通常都是硬开关，因此要求开关速度快，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、体二极管反向恢复电荷小、栅极电阻小和开关特性好等特点，因此，虽然两者都是MOS管，但是它们的工作特性和损耗机理并不一样，对它们的性能参数要求也不一样，认识这一点，对于如何正确选用MOS管是有益的。3主要电路拓扑结构众所周知，同步整流技术首先应用在非隔离型变换器，典型的应用如图2所示。然而，随着输出电压的不断降低，变换器的输入输出电压变比则不断增大，相应的占空比则不断减小。以同步整流Buck变换器为例，当占空比下降到15~20%以下时，其性能将严重下降[4]，主要的原因就是占空比太小了而导致的。隔离型变换器则能够很好的解决这一问题，而且能够实现输入输出的电隔离，因此在许多隔离型变换器，如正激、反激、半桥、全桥等，也广泛采用同步整流技术，
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