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1、第卷第期哈尔滨理工大学学报年月同步整流器驱动方式对开关电源效率的影响宋伟宫元九吕瑶哈尔滨理工大学辽宁大学哈尔滨市计划干部培训中心摘,要通过对双端开关电源输出端不同整流方式功耗的理论计算详细分析了在采,用功率汀实现整流翰出的同步整流技术中同步整流器的驱动方式时电源效率的影响指出采用控制驱动的方式可以比自驱动方式获得更高的效率关键词同步整流自驱动控制驱动开关电源功率伍肖特基二极管分类号!、,随着诸如微处理器数字信号处理器以及
2、各种专用低压电路的应用日益普及低电压、大电流输出电源的开发愈显重要对于低的输出电压,输出整流器的损耗是影响电源效率的主要因素即使采用肖特基二极管作为输出的整流元件,其输出压降造成的损耗亦相当可观在此情况下,必须采用同步整流技术基于同步整流器驱动方式,可将同步整流器分为两类,即自驱动和控制驱动自驱动同步整流器的驱动信号直接由功率变压器的次级绕组提供,具有结构简单、所需元件少的特点控制驱动同步整流器的驱动信号由主回路功率开关为驱动信号产生开关电源的效率可表示为‘其中,凡为输出功率,只为除整流器损耗以外的所有损耗,尺。为整流损耗下
3、面将分别对采用肖特基二极管、自驱动同步整流器以及控制驱动同步整流器的双端开关电源推挽型、半桥或全桥型的整流损耗进行分析,从而确定它们对开关电源效率的影响不同整流方式整流器的功耗、肖特基二极管整流器的功耗只脉宽调制式双端开关电源网输出端通常采用的整流滤波电路结构如图所示在低输,,出电压和高工作频率的情况下整流二极管和通常采用肖特基二极管电路主要波形如图一,对应主回路中开关晶体管截止时间,对应于,期间的整流二极管,和同时起续流,二极管的作用它们为储能电感向负载释放能量提供通路若整流二极管和的特性完全对励磁电
4、流形成的反向电压忽略不计,流过二极管,称和的电流最大值为流过储能电感电流、。最大值与的一半图一是在储能电感稍大于使其上电流连续所需最小电感量,的情况下的电流波形收稿日,一、一第期宋伟等同步整流器驱动方式对开关电源效率的影响,和的平均电流整流器的功耗可以由流过肖特基二极管乘以其上的导通压降岭叨迎表示,。。一,十,一、合夸幸“〕豁一‘,单岭片叫一’一。二一一一月门气气忆卜了了全、卜了二豁呱巍七圈肖特基二极管整流器及主要波形圈自驱
5、动同步整流器及主要波形自驱动同步整流器的功耗只翻由内部有集成体二极管构成的自驱动方式同步整流器的功率和的电路结构如图所示,功率的驱动信号由变压器次级绕组提供主要波形示于图一在开仍,,关电源输人回路开关管导通期间变压器次级绕组上的电压驱动仍咫或导通只要流过或公的峰值电流耘吸满足几,!只,,,,,,,其中分别为的导通电阻和编分别为内体二极管的导通压降则。,,在期间和将不会导通上的功耗为,。二凡
6、,,有其中,为流过电流的有效值,,,一厂又专。一‘气’十户导哈尔滨理工大学学报第卷积分式,得,一十‘人。。几合几,为波形的占空比将式代入式,得厂,。“吞人十“一、一“,告同样对于有。一。一爪。几十瓜“合,,、,,在此及后面的讨论中均设两个同步整流器的特性完全对称从而有耘,,因此和上的总功耗气气人。·一。“‘“。、合从”。其中华为整流后方波的占空比,,,在期间均截
7、止由体二极和玖作为续流二极管,和管上的二总功耗一。几,,因此自驱动同步整流器的功耗为。。一,,。。几几一、。冬“一二一‘一二。”“一“”、厂,一。控制翻兀驱动同步整流器的功耗只仁,控制驱动同步整流器的电路形式如图,和的栅极驱动信号兔和呱由变压器原边功率开关管的驱动信号控制附加的同步整流器驱动电路提供当同步整流器驱动电路输出信号呱和的波形和变压器原边开关管的驱动信号一队,致时同步整流器的工