中心議題：

• 探究同步整流以及電荷保持驅(qū)動(dòng)技術(shù)

解決方案：

• 采用同步整流電路拓?fù)?br />
• 采用柵極電荷保持驅(qū)動(dòng)技術(shù)

1、為什么我們使用同步整流技術(shù)：

目前,越來(lái)越多的IC芯片都需要低電壓供電。隨著功率變換器輸出電壓的降低,整流損耗成為變換器的主要損耗。為使變換器達(dá)到很高的效率,必須降低整流損耗。原有整流電路使用肖特基二極管作為整流二極管，但是由于導(dǎo)通壓降在低壓輸出時(shí)候相對(duì)較大，引起的損耗也是我們不能接受的。于是我們采用低導(dǎo)通電阻的MOSFET 進(jìn)行整流,這是提高變換器效率的一種有效途徑。實(shí)現(xiàn)這一功能的電路就叫做同步整流電路。實(shí)現(xiàn)同步整流功能的MOSFET 稱作同步整流管。

2、同步整流電路拓?fù)浜?jiǎn)單介紹： 使用肖特基二極管做整流管，正向壓降0.4V左右。 使用MOSFET做整流管。自驅(qū)動(dòng)方式。

在采用了自驅(qū)動(dòng)同步整流中。當(dāng)變壓器次級(jí)同名端電壓為正的時(shí)候，VQ2的柵極電壓為底VQ2關(guān)斷。VQ1的柵極電壓為高，Vgd>0 則VQ1導(dǎo)通。電流通過(guò)L1負(fù)載VQ1流通。

當(dāng)變壓器次級(jí)同名端電壓為負(fù)，VQ1關(guān)斷，VQ2開(kāi)通。負(fù)載電流通過(guò)VQ2續(xù)流。這就是同步整流的基本原理。

當(dāng)變換器輸出電壓在5V 左右時(shí),可以直接利用變壓器次級(jí)電壓驅(qū)動(dòng)同步整流管;當(dāng)變換器輸出電壓明顯高于5V 或很低( 2. 2V以下) 時(shí),一般附加一個(gè)繞組,利用附加繞組電壓驅(qū)動(dòng)同步整流管。
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3、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其缺點(diǎn)：

正激式變換器是最多使用在同步整流中的拓?fù)?，其?yōu)點(diǎn)主要在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、次級(jí)紋波電流明顯衰減,紋波電壓低、功率開(kāi)關(guān)管峰值電流較低、并聯(lián)工作容易、可以自動(dòng)平衡、屬降壓型變換器。它也是最早應(yīng)用于低壓大電流的變換器。但其在采用同步整流時(shí)候存在以下缺點(diǎn): 第一：同步整流中的死區(qū)過(guò)大使得其效率減小; 第二：整流管的體二極管不僅在導(dǎo)通的過(guò)程中增加了電路的損耗,而且在關(guān)斷過(guò)程中,由于其反向恢復(fù)特征,也會(huì)引起能量損耗。

由于死區(qū)產(chǎn)生的體二極管導(dǎo)通損耗分析如下： 在變壓器電壓保持為零的死區(qū)時(shí)間內(nèi),輸出電流流經(jīng)續(xù)流同步整流管VS2 ,但VS2柵極無(wú)驅(qū)動(dòng)電壓,所以輸出電流必須流經(jīng)VS2的體二極管。VS2 體二極管的正向?qū)妷焊?反向恢復(fù)特性差,導(dǎo)通損耗非常大,使采用MOSFET 整流的優(yōu)勢(shì)大打折扣,這是傳統(tǒng)電壓驅(qū)動(dòng)同步整流技術(shù)的主要缺點(diǎn)。

4、柵極電荷保持驅(qū)動(dòng)技術(shù)： 我們可以采用柵極電荷保持技術(shù)解決死區(qū)內(nèi)體二極管導(dǎo)通問(wèn)題。當(dāng)主開(kāi)關(guān)管VS 導(dǎo)通時(shí)。變壓器次級(jí)電壓驅(qū)動(dòng)VS1 和VS3 并使其導(dǎo)通。VS2 柵源極寄生電容通過(guò)VS3 放電,VS2 的柵極電壓降低為零,VS2 關(guān)斷,輸出電流流經(jīng)VS1 。

當(dāng)主開(kāi)關(guān)管VS 關(guān)斷時(shí),勵(lì)磁電流流經(jīng)磁復(fù)位電路。變壓器次級(jí)電壓反向,VS1 和VS3 關(guān)斷。VS2 的柵2源極寄生電容由流經(jīng)VD 的電流充電。輸出電流由VS2 續(xù)流。在t2 時(shí)刻,磁復(fù)位結(jié)束,變壓器次級(jí)電壓為零。因?yàn)閂D1 承受反壓截止,VS3 關(guān)斷,VS2 的柵極驅(qū)動(dòng)電壓不變,因此即使變壓器次級(jí)電壓為零,VS2 保持導(dǎo)通續(xù)流。VS2 柵極驅(qū)動(dòng)電壓一直保持到下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始,且VS3 導(dǎo)通之時(shí)。這就解決了死區(qū)時(shí)間內(nèi)體二極管導(dǎo)通的問(wèn)題。