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反激式转换器的同步整流

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  同步整流这种整流技术特别适用于低压大电流的整流输出场合。当然,反激式转换器适用在较小功率的(如100W)开关电源场合,在使用同步整流技术后可以达到几十安或上百安的低压输出电流。

  在变压器次级电路将整流二极管换成导通电电阻FON小的功率MOSFET以后,就构成了如图1所示的同步整流电路。下面以电感电流不连续(即能量完全传递)工作模式(DCM)为例进行说明,图2为DCM模式的工作波形。

带同步整流的反激式转换器电路

  图1 带同步整流的反激式转换器电路

  在控制电路中,同步整流采用功率MOSFET管后,由于这种管具有双向导电的特性,为了防止次级电流逆流,必须在电流达到零时(即t=t3)或零过后一个很短的时间里,关断VSR。为了测量零电流点必须增加一个电流检测环节。该环节由W1、w2两个绕组构成如图3(a)所示。W1是初级绕组,W2是次级绕组,并用W2上得到的感应电压来驱动功率MOSFET管VSR。形成电流自驱动的同步整流电路。当次级整流工作时,绕组W1使W2的感应电压提供给VSR开通。当电流反向时,绕组W1使W2的感应电压提供给vSR关断。

DCM模式的工作波形

  图2 DCM模式的工作波形

电流自驱动反激式转换器同步整流零电流检测电路

  图3 电流自驱动反激式转换器同步整流零电流检测电路

  在t=t3时刻VSR关断后次级电流谐振,其谐振阻抗为z

  式中 Lm—励磁电感(nH);

  C一等效电容(nF),n为匝数比。

  这种驱动电路是要消耗能量的,为了减小这种损耗,电流检测绕组上的压降必须尽可能得低。在实际电路中-般要达到整波管压降的1/10。比如在图3中,如果USR=0.1 V,则UCS要在0.01 V左右。而VSR的驱动电压至少要5V,这样会导致W2和W1的匝数比非常大。这不仅使电流检测装置非常笨重,而且还会增大漏感,影响到同步整流管的迅速开通。

  为了降低能量损耗,可以采用有能量反馈功能的电流检测环节如图3(b)所示。图中通过W3、W4绕组把能量反馈到输出电压LJ。中,其工作过程如下。

  在反激区间,绕组W,流过的电流折算到绕组W2上的电流给VSR的门极电容充电,当门极电压UGS折算到W3上的电压等于U。时,二极管D1导通并且把能量从绕组w1传递到直流源U。。适当地设计绕组W1、W2和W3的匝数比,vSR的驱动电压就不会随着输人电压的变化而变化。当流经vSR的电流降到零并且要反向时,二极管Dy关断,砀开通进行磁复位。VSR的门极电压为负,从而被关断。因此没有反向电流流过VSR。在这种电流驱动的电路中,vSR的特性就像一个理想的二极管一样。

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