浅析同步整流和软开关技术在小功率直流开关电源中的应用研究

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1、华南理工大学硕士学位论文同步整流和软开关技术在小功率直流开关电源中的应用研究姓名：任光申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：周敬泉;高潮20040501摘要摘要近年来，随着电子、通讯和网络技术的迅猛发展，低压大电流输出的功率变换器日益成为一个重要的研究方向。变换器中采用传统的普通二极管或肖特基二级管整流方式，由于整流二极管的正向导通压降大，整流损耗成为变换器的主要损耗，已无法满足低电压大电流开关电源高效率、小体积的需要。而功率MOSFET导通电阻低、开关时间短、输入阻抗高，成为低电压

2、大电流功率变换器首选的整流器件。根据MOSFET的控制特点，应运而生了同步整流器(Synchronousrectification,SR)这一新型的整流技术。同步整流技术可以大幅度降低整流损耗，提高整流效率，因此变换器的转换效率也得到极大提高。同步整流技术在各种基本变换器中，比如Buck变换器、正激变换器、反激变换器、半桥变换器和全桥变换器，均得到了极为广泛的应用。谐振软开关技术的实质就是在主电路上增加储能元件L,C，利用谐振原理使功率器件两端的电压波形错开，以实现功率器件零电流开关(ZCS)或零

3、电压开关(ZVS)，使开关损耗降到理论上为零。谐振开关技术理论上可以使器件的开关损耗降低到零使频率的提高不再受限制。作者查阅了目前国内外关于直流功率变换技术的大量研究成果与进展，力求在提高变换器效率方面进行深入的理论和试验研究，探讨出符合高效节能，体积小，高功率密度的新型直流功率变换器。针对如何减少直流变换器开关管开通与关断损耗和同步整流管的死区时间导通的问题，本文提出了一种全新的电压驰动同步整流器，实现了同步整流和软开关技术的结合，有效地减小了变换器能量损耗，提高了变换效率。仿真分析和实验结果验

4、证了该驱动方式很好地解决了传统电压驱动同步整流器的死区时间内，续流MOSFET体二极管的导通问题。从而极大地提高了变换器的转换效率。反激变换器具有电路拓扑简单、输人输出电气隔离、电压升/降范围宽、易于多路输出等优点。而同步整流可有效减少整流损耗，与适当的电路拓扑结合，可得到低成本的高效率变换器。在分析同步整流技术的基础上，根据同步整流的特点，选择出适合于自驱动同步整流的反激电路拓扑，进行了详细的电路分析和试验。关键词:同步整流:软开关;正激变换器:反激同步整流华南理工大学硕士学位论文ABSTRAC

5、TInrecentyears,withthequickdevelopmentofelectronic,communicationandnetworktechniques,thiskindofconverterwhichoutputislowvoltageandhighcurrentisbecomingaimportantresearchdirection.Forlow一voltageandhigh一currentoutputconverter,rectifyingstagewithconventi

6、onaldiodeorsckottkydiodecan'tmeettheneedsofhigherconversionefficiencyandlowersizebecauseforwarddropofrectifierisgreat，sorectifyingisgreatinpowerconverter.PowerMOSFEThastheadvanta总eduetoitslowconductionresistance.Veryfastswitchingtimeandnearlyinfinites

7、taticinputimpedancefeaturing.AccordingtopowerMOSFET'sdrivingmethods,anovelrectificationwithpowerMOSFET'sproposedandcalledassynchronousrectification(SR).Synchronousrectificationcangreatlydecreaserectifyingdissipation,increaserectifyingstageefficiency,a

8、ndimproveconversionefficiency.SynchronousrectificationhasbeenwidelyusedinBuckconverter,Forwardconverter,Flybackconverter,Half-bridgeconverterandFull一bridgeconverteretc.Soft-switchingtechniquesisrealizedbyaddinginductanceandcapacitancecomponent