同步整流技术及其在dc／dc变换器中的应用

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1、同步整流技术及其在DC／DC变换器中的应用

2、第1内容显示中图1单端降压式同步整流器的基本原理图2.1磁复位电路的设计正激式DC／DC变换器的缺点是在功率管截止期间必须将高频变压器复位，以防止变压器磁芯饱和，因此，一般需要增加磁复位电路（亦称变压器复位电路）。图2示出单端降压式同步整流器常用的3种磁复位电路：辅助绕组复位电路，R，C，VDZ箝位电路，有源箝位电路。3种磁复位的方法各有优缺点：辅助绕组复位法会使变压器结构复杂化；R，C，VDZ箝位法属于无源箝位，其优点是磁复位电路简单，能吸收由高频变压器漏感而产生的尖峰电压，但箝位电路本身也要消耗磁场能

3、量；有源箝位法在上述3种方法中的效率最高，但提高了电路的成本。500)this.style.ouseg(this)">（a）辅助绕组复位电路（b）R、C、VDZ箝位电路（c）有源箝位电路图2单端降压式同步整流器常用的三种磁复位电路磁复位要求漏极电压要高于输入电压，但要避免在磁复位过程中使DPA－Souseg(this)">图3并联RS、CS网络的磁复位电路2.2磁复位电路的校验当输入电压为最小值或最大值时，要求磁复位电路都能按可控制的范围将高频变压器准确地复位。检查磁复位情况的最好办法是观察DPA－Souseg(this)">（a）UIN=72V5

4、00)this.style.ouseg(this)">（b）UIN=48V500)this.style.ouseg(this)">（c）UIN=36V图43种磁复位波形图4（a）给出了当输入电压为72V时的漏极电压波形。在输出整流管上并联2.2nF的复位电容，可满足满载情况下的需要。初级绕组上的箝位电容取47pF。图中的T表示开关周期，D为占空比，tON=DT为DPA－SA）离散性较大，响应速度也比TVS慢很多，在开关电源中一般不用它构成漏极箝位保护电路。有源箝位DC／DC变换器的电路如图5所示。因电路中使用了有源器件MOSFET（V4）做箝位管，

5、故称之为有源箝位电路。CC为箝位电容，V3为主功率开关管。由图5可知，当V4导通时因uGS3=0而使V3关断。当V4关断时uGS3使V3导通，就对由变压器漏感产生的尖峰电压起到了箝位作用。500)this.style.ouseg(this)">图5有源钳位DC／DC变换器的电路316.5OSFET做整流管，其最大漏－源电压UDS(max)=30V，最大栅－源电压UGS(max)=±20V，最大漏极电流为9A（25℃）或7A（70℃），峰值漏极电流可达40A，最大功耗为2.5OSFET功率管起到保护作用。VD的反向恢复时间trr=25ns。功率MOS

6、FET与双极型晶体管不同，它的栅极电容CGS较大，在导通之前首先要对CGS进行充电，仅当CGS上的电压超过栅－源开启电压〔UGS(th)〕时，MOSFET才开始导通。对SI4800而言，UGS(th)≥0.8V。为了保证MOSFET导通，用来对CGS充电的UGS要比额定值高一些，而且等效栅极电容也比CGS高出许多倍。SI4800的栅－源电压（UGS）与总栅极电荷（QG）的关系曲线如图7所示。由图7可知QG=QGS＋QGD＋QOD（1）式中：QGS为栅－源极电荷；QGD为栅－漏极电荷，亦称米勒（Miller）电容上的电荷；QOD为米勒电容充满后的过充

7、电荷。500)this.style.ouseg(this)">图7SI4800的UGS与QG的关系曲线当UGS=5V时，QGS=2.7nC，QGD=5nC，QOD=4.1nC，代入式（1）中不难算出，总栅极电荷QG=11.8nC。等效栅极电容CEI等于总栅极电荷除以栅－源电压，即CEI=QG／UGS（2）将QG=11.8nC及UGS=5V代入式（2）中，可计算出等效栅极电容CEI=2.36nF。需要指出，等效栅极电容远大于实际的栅极电容（即CEI>>CGS），因此，应按CEI来计算在规定时间内导通所需要的栅极峰值驱动电流IG（PK）。I

8、G（PK）等于总栅极电荷除以导通时间，即IG=QG／tON（3）将QG=11.8nC，tON=13ns代入式（3）中，可计算出导通时所需的IG(PK)=0.91A。同步整流管V2由次级电压来驱动，R2为V2的栅极负载。同步续流管V1直接由高频变压器的复位电压来驱动，并且仅在V2截止时V1才工作。当肖特基二极管VD2截止时，有一部分能量存储在共模扼流圈L2上。当高频变压器完成复位时，VD2续流导通，L2中的电能就通过VD2继续给负载供电，维持输出电压不变。辅助绕组的输出经过VD1和C4整流滤波后，给光耦合器中的接收管提供偏置电压。C5为控制端的旁路电

9、容。上电启动和自动重启动的时间由C6决定。输出电压经过R10和R11分压后，与可调式精密并联稳压器LM431中的2.50V