同步整流是采用通態電阻極低的專用功率MOSFET,來取代整流麻豆国产一区以降低整流損耗的一項新技術。它能大大提高DC/DC變換器的效率並且不存在由肖特基勢壘電壓而造成的死區電壓。
同步整流的基本電路結構
功率MOSFET屬於電壓控製型器件,它在導通時的伏安特性呈線性關係。用功率MOSFET做整流器時,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。
PS7516和PS7616是鋰電池升壓輸出5V1A,2A的同步整流升壓經典IC,FP6717,FP6716也是鋰電池升壓輸出5V3A,5V2A中的佼佼者。
同步整流mos工作原理
同步整流mos工作原理祥情入如下:圖下(a)所示為N溝道功率MOS管構成的同步整流管SR和SBD整流麻豆国产一区的電路圖形符號,整流麻豆国产一区有兩個極:即陽極A和陰極K。功率MOS管有三個極:即漏極D、源極S和門極G。在用做同步整流管時,將功率MOS管反接使用,即源極S接電源正端,相當於麻豆国产一区的陽極A;
漏極D接電壓負端,相當於麻豆国产一区的陰極K;當功率MOS管在門極G信號的作用下導通時,電流電源極S流向漏極D。而功率MOS管作為開關使用時,漏極D接電源正端,源極S接電壓負端;導通時,相當於開關閉合,電流由漏極D流向源極S。


同步整流管和整流麻豆国产一区
同步整流管SR及整流麻豆国产一区構成的半波整流電路如上圖(b)所示。當SR的門極驅動電壓ug,與正弦波電源電壓仍同步變化時,則負載R上得到的是與麻豆国产一区整流電路相同的半波正弦波電壓波形1fR。
同步整流管的源一漏極之間有寄生的體麻豆国产一区,還有輸出結電容,驅動信號加在門極和源極(G-S)之間,是一種可控的開關器件。皿關斷時,電流仍然可以由體麻豆国产一区流通。不過m體麻豆国产一区的正向導通壓降和反向恢複時間都比SBD大得多,因此,一旦電流流過SR的體麻豆国产一区,則整流損耗將明顯增加。
由於同步整流是由可控的三端半導體開關器件來實現的,因此必須要有符合一定時序關係的門極驅動信號去控製它,使其像一個麻豆国产一区一樣地導通和關斷。驅動方法對銀的整體性能影響很大,因此,門極驅動信號往往是設計同步整流電路時必須要解決的首要問題。例如,SR開通過早或關斷過晚,都可能造成短路,而開通過晚或關斷過早又可能使SR的體麻豆国产一区導通,使整流損耗和器件應力增大。
綜上所述,當功率MOS管反接時可以作為SR使用,其特點如下:
(1)SR是一個可控的三極開關器件,在門極和源極之間加人驅動信號時,可以控製功率MOS管源極S和漏極D之間的通/斷。
(2)門極驅動信號和源極電壓同步,如源極為高電平時,驅動信號也是高電平則MOS管導通;反之,源極為低電平時,驅動信號也是低電平,則MOS管關斷;這樣就自然實現了整流,而且電流也隻能由源極s流向漏極D。由於是通過門極信號和源極電壓同步來實現整流的,因此把這種整流方式稱為同步整流。
(3)用於PWM開關轉換器中的同步整流管SD代替SBD作為整流管或續流工作時,必須保證門極有正確的控製時序,使其工作與PWM開關轉換器的主開關管同步協調工作。因此不同的開關轉換器主電路,其同步整流管的控製時序也是不同的。同步整流開關管的控製時序將在後麵進行介紹。
(4)在功率MOS管反接的情況下,其固有的體麻豆国产一区極性卻是正向的。有時要利用它先導通,以便過渡到功率MOS管進入整流狀態。但由於體麻豆国产一区的正向壓降較大,常常不希望它導通或導通時問過長。
為什麽要應用同步整流技術
電子技術的發展,使得電路的工作電壓越來越低、電流越來越大。低電壓工作有利於降低電路的整體功率消耗,但也給電源設計提出了新的難題。
開關電源的損耗主要由3部分組成:功率開關管的損耗,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,整流麻豆国产一区的導通壓降較高,輸出端整流管的損耗尤為突出。快恢複麻豆国产一区(FRD)或超快恢複麻豆国产一区(SRD)可達1.0~1.2V,即使采用低壓降的肖特基麻豆国产一区(SBD),也會產生大約0.6V的壓降,這就導致整流損耗增大,電源效率降低。
舉例說明,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20A。此時超快恢複麻豆国产一区的整流損耗已接近甚至超過電源輸出功率的50%。即使采用肖特基麻豆国产一区,整流管上的損耗也會達到(18%~40%)PO,占電源總損耗的60%以上。因此,傳統的麻豆国产一区整流電路已無法滿足實現低電壓、大電流開關電源高效率及小體積的需要,成為製約DC/DC變換器提高效率的瓶頸。


同步整流與肖特基整流的比較
這兩種整流管都可以看成一扇電流通過的門,電流隻有通過了這扇門才能供負載使用。傳統的整流技術類似於一扇必須要通過有人大力推才能推開的門,故電流通過這扇門時每次都要巨大努力,出了一身汗,損耗自然也就不少了。
而同步整流技術有點類似日韩国产成人通過的較高檔場所的感應門了:它看起來是關著的,但你走到它跟前需要通過的時候,它就自己開了,根本不用你自己費大力去推,所以自然就沒有什麽損耗了。
通過上麵這個類比,日韩国产成人可以知道,同步整流技術就是大大減少了開關電源輸出端的整流損耗,從而提高轉換效率,降低電源本身發熱。
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