同步整流技术分享

江苏宏微科技股份有限公司 Power for the Better
同步整流技术及主要拓扑电路
宏微科技市场部
2015-9-16

Contents
• 同步整流电路概述 • 典型电路及其特点 • 损耗分析 • 同步整流电路中常见问题 • MOSFET选型设计参考
Power for the Better
1 CONFIDENTIAL
力
求
更
好

Contents
• 同步整流技术概述 • 典型电路及其特点 • 损耗分析 • 同步整流电路中常见问题 • MOSFET选型设计参考
Power for the Better
2 CONFIDENTIAL
力
求
更
好

同步整流技术概述
由于中低压MOSFET具有很小的导通电阻，在有电流通过时产生的电压降很 小，可以替代二极管作为整流器件，可以提高变换器的效率。
diode
MOSFET
MOSFET作整流器时，栅源极间电压必须与被整流电压的相位保持同步关系才 能完成整流功能，故称同步整流技术。 MOSFET是电压控制型开关器件，且没有反向阻断能力，必须在其栅-源之 间加上驱动电压来控制器漏-源极之间的导通和关断。这是同步整流设计的难 点和重点。 根据其控制方式，同步整流的驱动电路分为 •自驱动方式； • 独立控制电路他驱方式； • 部分自驱+部分他驱方式结合；
Power for the Better
3 CONFIDENTIAL
力
求
更
好

Contents
• 同步整流技术概述 • 典型电路及其特点 • 损耗分析 • 同步整流电路中常见问题 • MOSFET选型设计参考
Power for the Better
4 CONFIDENTIAL
力
求
更
好

典型电路及其特点
1u 2u L1 TX1 1m C1 P1 S1 2 R1 P1 S1 D1N4148 D2 TX1 1m C1 L1 2 R1
DC-AC Converter
DC-AC Converter
D1N4148 D1 S2 1u 2u
L2
L2
主变压器副边绕组自驱动 自驱同步整流电路
辅助绕组自驱动
优点： 电路相对简单，可靠性较高； 成本低； 当采用辅助绕组时，不受主绕组输出电压限制； 在有源钳位正激，双管正激，谐振复位正激，不对称半桥拓扑应用广 泛。
Power for the Better
5 CONFIDENTIAL
力
求
更
好

典型电路及其特点
4u
4u
L4
L4 TX2
TX2 1m C2 2 R2
P1
S1 1m C2 2 R2
P1
S1
DC-AC Converter
DC-AC Converter
S2
S3
主变压器副边绕组自驱动 辅助绕组自驱动 自驱同步整流电路
缺点： 驱动幅值随占空比变化较大；需要有额外的限幅电路； 主变压器提前复位时，没有驱动信号，需要增加栅压保持电路； 主变漏感增加驱动电压尖峰，降低可靠性； 驱动波形受原边主管开关波形影响。
Power for the Better
6 CONFIDENTIAL
力
求
更
好

典型电路及其特点
他驱方式
优点： 易实现符合同步整流需要的驱动时序逻辑； 易获取高效率； 外围电路较简单； 在反激，对称半桥，全桥，LLC拓扑应用广泛。
Power for the Better
缺点： 需要驱动IC； 成本较高。
7 CONFIDENTIAL
力
求
更
好

Contents
• 同步整流技术概述 • 典型电路及其特点 • 损耗分析 • 同步整流电路中常见问题 • MOSFET选型设计参考
Power for the Better
8 CONFIDENTIAL
力
求
更
好

同步整流管损耗考虑
A SR MOSFET does not use active switching – switching speed has no primary relevance and has no influence on efficiency! Losses in a SR MOSFET come from
• • • • Conduction losses (like in a diode) Body diode conduction losses(dead time) Gate drive losses (not present with diodes) Reverse recovery losses (like in a diode, but typically larger)
Power for the Better
9 CONFIDENTIAL
力
求
更
好

同步整流管损耗考虑
Conduction
Conducting losses
Pv _ cond = I
Body diode conduction loss
2 RMS
⋅ RDS ( on )
PV _ BD _ cond = VD ⋅ I D ⋅ t BD _ on ⋅ f sw
Gate losses
Switching
Pv _ gate = Qg ⋅ Vg ⋅ f sw
Turn-off – reverse recovery losses
Psw = VT ⋅ (1 2 ⋅ Qoss + Q *rr ) ⋅ f sw
Power for the Better 9/17/2015 力
10 CONFIDENTIAL
求
更
好AOS Confidential
10