关于同步整流器件的特点以及同步整流的基本电路结构解析

开关电源的损耗主要由三部分组成：电源开关管的损耗，高频变压器的损耗和输出整流管的损耗。在低电压和大电流输出的情况下，整流二极管的导通压降相对较高，并且输出整流管的损耗尤为突出。快速恢复二极管(FRD)或超快速恢复二极管(SRD)可以达到1.0〜1.2V。即使使用低压降肖特基二极管(SBD)，也会产生约0.6V的电压降，这会导致整流损耗增加。大的话，功率效率降低。

同步整流技术简介

在功率转换领域，具有低输出直流电压的隔离转换器都使用MOSFET作为整流器。由于这些器件的导通损耗很小并且可以提高效率，因此它们的应用越来越广泛。为了使该电路正常工作，必须控制同步整流器(SR)，这是基本要求。同步整流器用于替换二极管，因此必须根据二极管的工作规律选择合适的方法来驱动同步整流器。驱动信号必须由PWM控制信号形成，并且PWM控制信号确定开关电路的不同状态。

同步整流器件的特点

同步整流技术是用低导通电阻的功率MOS管代替开关变换器的快速恢复二极管，起到整流管的作用，以达到减少整流损耗，提高效率的目的。通常，转换器的主开关管也采用功率MOS管，但两者之间存在一些差异。

功率MOS管实际上是一种双向导电设备。由于工作原理不同，其他方面也有所不同。例如，用作主开关的MOS管通常是硬开关的，因此需要开关速度以减少开关损耗。用于整流/续流的同步MOS管要求MOS管具有低导通电阻和体二极管反向。它具有低恢复电荷，低栅极电阻和良好的开关特性的特性。因此，尽管两者都是MOS晶体管，但是它们的工作特性和损耗机制是不同的，并且它们的性能参数也不相同。认识到这一点，对于正确选择MOS管是有好处的。

同步整流的基本电路结构

同步整流是一项新技术，它使用具有极低导通电阻的特殊功率MOSFET来代替整流二极管，以减少整流损耗。 它可以大大提高DC / DC转换器的效率，并且没有由肖特基势垒电压引起的死区电压。 功率MOSFET是一种压控器件，其导通时的伏安特性是线性的。 当使用功率MOSFET作为整流器时，栅极电压必须与整流电压的相位同步才能完成整流功能，因此称为同步整流。

工作方式的比较

传统的同步整流方案基本上是PWM型同步整流。必须在主开关和同步整流开关的驱动信号之间设置一定的死区时间，以避免交叉导通。因此，同步整流MOS管具有体二极管导通。诸如通过和反向恢复之类的问题，从而降低了同步整流器电路的性能。

同步整流管的驱动方法有三种：第一种是增加驱动控制电路，具有驱动波形质量高，调试方便的优点。缺点是电路复杂且成本高。如今，追求小型化和低成本，仅具有研究价值，而基本上没有应用价值。上图是一个简单的外部驱动电路，R1D1用于调整死区。该电路的驱动能力很小，可以在同步整流器的Ciss很小时使用。图6是在图5的基础上增加次级侧推挽驱动电路的结构，该电路可以驱动具有更大Ciss的MOSFET。当输出电压低于5V时，有必要增加驱动电路的电源。

第二类是自驱动同步整流。优点是，它直接由变压器的次级绕组驱动，或者将独立的驱动绕组添加到主变压器中。简单的电路，低成本和自适应驱动是主要优势，已广泛用于商业产品中。缺点是电路调试的灵活性较小。在宽输入低电压范围内，某些波形需要附加的限制和整形电路来满足驱动要求。由于Vgs的正向驱动与输出电压成正比，因此可以通过调节驱动绕组的匝数来确定比例系数，并且输出电压非常稳定，因此驱动电压也非常稳定。

第三种是半自动驾驶。其驱动波形的上升沿或下降沿，一个是主变压器提供的信号，另一个是独立的外部驱动电路提供的信号。上图针对自动驾驶的负压问题。单独的放电电路用于提供同步整流管的关断信号，以避免因自驱动负压放电而导致电压过高的问题。