第4章同步整流(开关电源)

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第4章同步整流(开关电源)

第4章同步整流技术•内容——意义；基本原理；驱动方式——同步整流电路；同步整流技术的应用•目标——电路的结构及工作原理、电路分析及应用4.1 概述•高速超大规模集成电路的尺寸的不断减小，功耗的不断降低，要求供电电压也越来越低。

•在低电压(低于3V)大电流输出DC-DC变换器的整流管，其功耗占变换器全部功耗的50～60％。

•用通态损耗低的功率MOS管－同步整流管代替整流二极管，可提高DC-DC变换器的效率。

•同步整流技术的优点：正向压降很小，阻断电压高，反向电流小等4.2 同步整流技术的基本原理•功率MOS管反接作为整流管使用：源极S相当于二极管的阳极A，漏极D相当于二极管的阴极K。

在门极和源极(GS)间加驱动信号。

•门极电压与漏源极间电压变化同步，因此称为同步整流。

功率MOS管用做同步整流，三个关键参数：1. SR的功耗：损耗因数K：2. SR的体二极管恢复时间trr 3.SR的阻断电压22 SR Frms on in GS P I R C V f =+on inK R C=4.3 同步整流驱动方式•驱动电路性质：电压型驱动、电流型驱动•驱动电压的来源：外驱动（控制驱动）、自驱动1．外驱动同步整流技术•驱动电压：来自外设驱动电路•同步信号：主开关管的驱动信号来控制•优点：控制时序精确，SR效率较高•缺点：驱动电路复杂，有损耗，价格贵，开发周期长2．电压型自驱动同步整流•驱动电压：SR所在回路中的某一电压•要求：波形转换快，时序准确，无死区•优点：简单，实用•缺点：驱动方式随电路结构而不同；受输入电压变化范围的影响；受变压器漏感影响；不能用于并联工作的SR-DC／DC变换器中；对变换器轻载时的工作有影响。

3．电流型自驱动同步整流•驱动电压：SR中的电流通过电流互感器产生•优点：驱动波形无死区，不受输入电压影响，不受电路结构的影响，可用于并联运行的DC-DC变换器。

•缺点：电流检测元件有损耗，能量回馈的电流型自驱动SR方案4.4 同步整流电路1. 全波SR电路2．倍流SR电路4.5 SR-Buck变换器4.6 SR-正激变换器1.有磁复位绕组的SR-正激变换器2．SR-有源钳位正激变换器4.7 SR-反激变换器。

开关电源中同步整流

全橋整流電路全桥整流比其它三种整流方式多用两个整流管，使导通损耗大大增加，全桥整流比其它三种整流方式多用两个整流管，使导通损耗大大增加，因而不太适合用于低压/大电流输出场合大电流输出场合。而不太适合用于低压大电流输出场合不作介紹
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MOSFET半波整流(SR)原理波形
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两电感磁芯集成示意
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磁通脉动互消作用示意
三个分立磁性元件的集成
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同步整流MOSFET驱动方式驱动方式同步整流驱动
同步整流驱动方式主要分自驱动型和外驱动型两类，而自驱动型又分为电压型和电流型两种。电压型自驱动同步整流电路简单，驱动信号多直接取自主变压器,其缺點是: 門極驅動電壓Vg未必是常數,它與占空比幾輸入電壓有關.黨占空比幾輸入電壓變化範圍太大時, Vg太大,或太小. 电流型自驱动同步整流电路较复杂，但驱动同步性好(说俗点：该通肯定通；该关马上关)，除纯直流场合没有优势外，只要该用低压整流管的场合，都可以直接使用。其中外驱动型是以外部驱动信号(如驱动开关管的PWM波;專用IC,经驱动变压器产生)来驱动MOS管，做同步整流管驱动信號;其缺點是:需要有控制檢測,定時邏輯,同步變換器以及高速驅動電路等,比較複雜,價格貴, 開發週期長等,一定程度上限制了外驅動同步整流方式的廣泛應用.
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电感电流纹波互消作用示意
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特别需要指出的是，倍流整流拓扑这一电路形式特别适合于应用磁集成技术。一般可采用两种集成思路：两只电感集成在一只磁芯上，以及两只电感和变压器集成在一只磁芯上。在倍流整流拓扑中，虽然由电感电流交错合成后的电流纹波较小，但分别流过分立电感L1、L2 上的电流纹波却较大，因此在采用分立电感元件时，对应每只电感的磁通脉动量较大，引起较大的磁芯损耗，影响整机效率；把电感L1、 L2集成在一只磁芯上（如EE或EI型），电感绕组分别绕制在两只外腿上，对应的磁通在中心柱上交叠，可以实现磁通脉动量的互消作用，从而大大减小中心柱的磁芯损耗和磁芯体积。对应的示意图如图9所示更进一步，可把三个分立磁性元件集成在一只磁芯上[10]，如图10所示，同时实现了磁芯和绕组的集成，从而大大减小了磁性元件所占的总体积，简化了布局及封装设计，与半波、全波整流相比，具有显著的优越性。

同步整流技术

同步整流技术介绍开关电源的同步整流技术同步整流技术简介1概述近年来，为了适应微处理器的发展，模块化电源的发展呈现出两个明显的发展趋势：低电压和快速动态响应。

在过去的10年里，模块化电源极大地改善了分布式电源系统的外观。

即使在安装成本敏感的设备（如线路卡和单板）时，模块电源也提供了一个有吸引力的解决方案。

然而，高速处理器不断降低的工作电压需要一种新的电压方案来适应未来，特别是考虑到肖特级二极管整流模块的效率不能令人满意。

同步整流电路应运而生，以满足低压输出的要求。

由于普通肖特基二极管的正向压降大于0.3V，因此在低电压输出时，模块的效率不可能很高。

一些数据表明，使用肖特基二极管的隔离直流模块电源的效率可以根据以下公式估算：voutvout(0.1voutvcuvf)0.1vout——一次侧和控制电路的损耗vcu―印制板的线路损耗VF-整流器传导压降损失我们假设采用0.4v的肖特基整流二极管，印制板的线路损耗为0.1v，则1.8v的模块最大的估算效率为72%。

这意味着28%的能量被模块内部损耗了。

其中由于二极管导通压降造成的损耗占了约15%。

随着半导体工艺的发展，低压功率mos管的的有着越来越小的通态电阻，越来越低的开关损耗，现在ir公司最新的技术可以制作30v/2.5mω的mos管，在电流为15a时，导通压降为0.0375，比采用肖特基二极管低了一个数量级。

所以近年来对同步整流电路的研究已经引起了人们的极大关注。

在中大功率低压输出的dc-dc变换器的产品开发中，采用低压功率mosfet替代肖特基二极管的方案得到了广泛的认同。

今天，采用同步整流技术的on-board模块已经广泛应用于通讯的所有领域。

2同步整流电路的工作原理介绍开关电源的同步整流技术图1同步整流正激电路原理图（无复位绕组）同步整流电路与普通整流电路的区别在于它采用了mos管代替二极管，而mos管是它驱的开关器件，必须采用一定的方式控制mos管的开关。

同步整流电路原理

同步整流电路原理
同步整流电路是一种电子电路，其主要功能是将交流电信号转换为直流电信号。

它通常由一个三相全波桥式整流器和一个控制电路组成。

三相全波桥式整流器由四个二极管组成，分为两组，每组包含两个并联的二极管，这两组分别连接到交流输入电源的两个端口。

在每个输入周期内，只有一个二极管导通，其余三个二极管为截止状态，从而实现了电流的单向流动。

控制电路主要由一个小型开关电源和一个控制信号发生器组成。

开关电源为整个电路提供所需的直流电源。

控制信号发生器会根据输入的交流电压信号生成一系列的脉宽调制（PWM）信号。

这些PWM信号将通过一个比较电路与交流输入电压进行
比较，从而产生一个用于控制二极管导通的开关信号。

当交流输入电压的幅值大于零时，开关信号会导致对应的二极管导通，使得正半个周期内的电流流向负载。

当交流输入电压的幅值小于零时，开关信号会阻止对应的二极管导通，从而在负半个周期内阻止电流流向负载。

通过这种方式，同步整流电路可以实现电流的单向流动，并将交流电信号转换为直流电信号。

通过使用同步整流电路，可以有效地减小电压波动和电流谐波，并提高整流效率。

这种电路常用于电力电子设备中，如电动汽车充电器、风力发电装置等。

开关电源各功能电路详解

开关电源各功能电路详解一、开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。

辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。

电磁干扰Electromagnetic Interference 开关电源的电路组成方框图如下：二、输入电路的原理及常见电路1、AC 输入整流滤波电路原理：①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。

当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。

②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。

当电源开启瞬间，要对 C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。

因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。

③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。

若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。

2、 DC 输入滤波电路原理：①输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。

C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。

② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。

在起机的瞬间，由于 C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。

当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。

如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使 Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。

同步整流技术简单介绍

同步整流技术简单介绍大家都知道，对于开关电源，在次级必然要有一个整流输出的过程。

作为整流电路的主要元件，通常用的是整流二极管（利用它的单向导电特性），它可以理解为一种被动式器件：只要有足够的正向电压它就开通，而不需要另外的控制电路。

但其导通压降较高，快恢复二极管（FRD）或超快恢复二极管（SRD）可达1.0～1.2V，即使采用低压降的肖特基二极管（SBD），也会产生大约0.6V的压降。

这个压降完全是做的无用功，并且整流二极管是一种固定压降的器件，举个例子：如有一个管子压降为0.7V，其整流为12V时它的前端要等效12.7V电压，损耗占0.7/12.7≈5.5%.而当其为3.3V整流时，损耗为0.7/4（3.3+0.7）≈17.5%。

可见此类器件在低压大电流的工作环境下其损耗是何等地惊人。

这就导致电源效率降低，损耗产生的热能导致整流管进而开关电源的温度上升、机箱温度上升--------有时系统运行不稳定、电脑硬件使用寿命急剧缩短都是拜这个高温所赐。

随着电脑硬件技术的飞速发展，如GeForce 8800GTX显卡，其12V峰值电流为16.2A。

所以必须制造能提供更大输出电流（如多核F1，四路12V，每路16A；3.3V和5V输出电流各高达24A）的电源转换器。

而当前世界的能源紧张问题的凸现，为广大用户提供更高转换效率（如多核R80，完全符合80PLUS标准）的电源转换器就是我们整个开关电源行业的不可回避的社会责任了。

如何解决这些问题？寻找更好的整流方式、整流器件。

同步整流技术和通态电阻（几毫欧到十几毫欧）极低的专用功率MOSFET就是在这个时刻走上开关电源技术发展的历史舞台了！作为取代整流二极管以降低整流损耗的一种新器件，功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。

因为用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。

开关电源次级端同步整流sr原理

开关电源次级端同步整流sr原理English:In a switch mode power supply, the secondary side synchronous rectification (SR) technique is used to improve the efficiency of the power supply. The SR technique replaces the traditional diode rectifier with a MOSFET to minimize the forward voltage drop and reduce the power dissipation. This is achieved by using a control signal to synchronize the activation of the MOSFET with the secondary side voltage waveform, allowing the MOSFET to conduct current only when the voltage is positive. This minimizes the energy loss and heat generation associated with the diode rectifier, leading to higher efficiency and better thermal performance of the power supply. The synchronous rectification technique also helps to reduce electromagnetic interference (EMI) and improve the transient response of the power supply, further enhancing its overall performance.中文翻译:在开关电源中，次级端同步整流（SR）技术用于提高电源的效率。

开关电源原理分析与制作教学课件：同步整流技术及电路介绍

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1. 栅极电荷转换技术(Gate charge commutation) 栅极电荷转换技术的原理
该技术的电路简单，只需要一个附加的绕组，充分利用了同步整流管的
门-源电容。两个二极管在此的作用是用来箝位SR门源电压。当不接这两个二
极管时，SR 开通时的驱动电压为附加绕组上电压的一半，关断后门源电压为
NTD4857的datasheet IRFP460的datasheet
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三、副边同步整流管的驱动技术分析与研究
同步整流技术的核心问题是同步整流管的驱动问题，根据同步整流管的驱动信号来源，可以将同步整流管的驱动方式分为外部驱动式（controller driven）和自驱动式（self－driven），相对于自驱动方式，外部驱动方式不仅需要额外的器件，增加电路的复杂性，提高电路的成本，而且其对于电路效率的贡献也很少，因此在实际的电路中很少采用外部驱动方法。
***
TX1
***
D2 D1N4148
IRF530
R1 C1
Q2
1、用肖特基二极管进行整流，而肖特基二极管的正向压降一般
为0.3v。副边电路二极管的损耗：0.3*50=15W，而输出才90W。
损耗占副边总的功率为：15/(15+90)=14.3%。因此，必须采用同
步整流技术，用MOS管来替代二极管。
同步整流
一、为什么要采用同步整流？二、同步整流管的datasheet分析三、副边同步整流管的驱动技术分析与研究四、副边同步整流驱动方式
1 1
一、为什么要采用同步整流？
D1
470u
IRF530
D1N4148
L1
电源输出： 1.8V/50A
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同步整流

同步整流技术已经成为现代开关电源技术的标志。

凡是高水平开关电源，必定有同步整流技术。

在使用面上早已不再局限于5V、3.3V、2.5V这些低输出电压领域，现在上至12V，15V，19V至24V以下输出，几乎都在使用同步整流技术。

下面介绍和分析各种同步整流技术的优点、缺点及实现方法。

一、自驱动同步整流这里给出反激、正激及推挽三种电路的同步整流电路。

在正常输入电压值附近工作时，效果十分明显，在高端时，效率变坏而且容易损坏MOSFET。

其电路如图1所示。

输出电压小于5V时才适用。

图1. 反激、正激、推挽电路的自偏置同步整流电路二、辅助绕组驱动的同步整流为了防止高端输入时同步整流的MOSFET栅极上的电压过高，改用从二次侧绕组中增加驱动绕组的方式。

该方式可以有效地调节驱动同步整流的MOSFET的栅压，使它在MOSFET栅压的合理区域，从而保护了MOSFET，提高了电源的可靠性，此外也将输出电压从5V扩展到24V。

其工作原理如图2所示。

图2辅助绕组驱动的同步整流电路三、控制IC方式的同步整流为提高驱动同步整流MOSFET的效果，从而设计了各种模式的同步整流的控制驱动IC，也取得了不少成果，它将同步整流MOSFET的栅压调至最佳状态。

将其开启关断也提高了时控精度，其主要的不足在于MOSFET的源极必须接地，这会加大地线上的开关噪声，并传输至电源输出端。

此外其开关时序由自身输出脉冲给出，所以同步整流MOSFET的开启关断通常为硬开关，其时间会与初级侧主开关有些时间差，因此输出电压大体控制在20V以下，ST 公司推出的STSR2、STSR3，以及线性技术公司的LTC3900和LTC3901即是此种控制方式的代表作品。

图3和图4给出其应用电路图。

图3 STSR2,STSR3驱动同步整流的电路图4 LTC3900和LTC3901驱动的同步整流电路四、ZVS、ZCS同步整流该种方式诞生于2002年5月，在全桥或半桥电路中，PWM 输出的信号经信号变压器或高速光耦传递至二次侧，再经过RC网络积分后，经过MOSFET驱动器去驱动同步整流的MOSFET，驱动信号的脉冲宽度几乎不变，保持各50％的占空比，而当DC／DC系统输出电压稳压，一次脉宽调宽以后，二次侧同步整流MOSFET 即工作于ZVS、ZCS条件之下。

开关电源新技术--同步整流

第五章开关电源新技术5－1电源PFC技术5－2 同步整流技术同步整流的概念整流电路是DC/DC变换器的重要组成部分，传统的整流器件采用功率二极管。

由于功率二极管的通态压降较高(压降最小的肖特基二极管也有0.55～0．65 V)，因此整流损耗较大。

由于集成电路已逐渐采用微功耗设计，供电电压逐渐降低，某些工作站和个人电脑要求有3.3 V甚至低至1.8 V的供电电压［1］。

显然，DC/DC变换器在输出如此低的电压时，整流管的功耗占输出功率的比重将更大，致使变换器效率更低。

另一方面，仪器设备的小型化设计要求尽量缩小其电源的体积，但耗散功率大恰成为电源小型化、薄型化的障碍。

80年代初，高频功率MOSFET刚开始得到发展，NEC公司的S.IKEDA等人就提出了一种新的整流管［2］，即采用功率MOSFET代替功率二极管作为整流元件，从而实现了输出整流管通态压降小、耗散功率低，效率高的DC/DC变换器。

功率MOSFET是一种电压型控制器件，它作为整流元件时，要求控制电压与待整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称为同步整流电路。

为满足更高频率、更大容量的同步整流电路的需要，人们不断地探索并提出更新的功率MOSFET结构［3］。

5－2－1 自控制同步整流电路拓扑分析图1为倍流同步整流有源箝位DC/DC变换器的主电路拓扑图。

变换器采用有源箝位电路，Vin 为直流输入电压，S1为主开关，S2为辅助开关，S 3和S4为同步整流管(S1～S4均为N型MOS管)，T为隔离变压器，S2和C组成有源箝位网络。

D1～D4代表S1～S4的体二极管，C1～C4代表S1～S4的等效结电容，Llk为T的漏感，Lm 为T的励磁电感，T1为理想变压器，变比为N∶1。

工作时S1和S 2轮流导通，当S1关断时，S2导通，箝位电容C被并联到T的原边，为漏感电流提供一个低阻抗的无损耗的通路，从而在每个开关周期中以最小的损耗来吸收和回放电能，同时变压器T铁心磁通又可自动复位。

同步整流开关电源的设计

变换器具有完善的保护功能，包括过
1.电压／欠电压保护 2.输出过载保护，开环故障检测 3.过热保护，自动重启动功能。 4.能限制峰值电流 (2)磁复位电路 (3)光耦反馈电路的设计 (4)其他外围电路设计 (5)高频变压器（6）其他外围电路设计
同步整流原理
• 同步整流是采用通态电阻极低的专用功
率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗。它能大大提高DC／DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。
设计难点
1.高频变压器的设计
采用300kHZ频率，由于电源输出功率较大, 因此,高频变压器的漏感应尽量小, 选用能够满足开关频率300kHz的MXO锰锌铁氧体材料,
磁芯形状选用EE型,变压器的初级和次级绕组相间绕制.初级绕组用4股Φ0.35的漆包线绕11匝, 次级6V输出用4股Φ0.35的漆包线绕5匝,初级电感选 500uH.
• 2.反馈的设计
• 由于电路输入在36~72v，为保证输出稳定，
反馈电路由互感器，光耦PC357主要元件组成，具体的调试工作比较困难，花了很多时间。
• 3.功率管的选择也很关键，我们目前选用的
是IRF530N功率管，下一步选用导通电阻更小的si4888替代之。
• PCB
项目测试和前景展望
• 目前我们的进度是电路板制作调试已经
通过，目前在输入48v输出 6v，2A时效率只有 80%。
经过分析主要是自己手工缠绕的变压器损耗比较大，还有就是可用si4888功率管替代IRF530N,相信经过进一步完善后效率能达到85%到90%，并在此基础上从市电上直接变到48v做成一个实用的电源系统。

什么是同步整流

同步整流技术是采用通态电阻极低的功率MOSFET来取代整流二极管，因此能大大降低整流器的损耗，提高DC／DC变换器的效率，满足低压、大电流整流的需要。

首先介绍了同步整流的基本原理，然后重点阐述同步整流式DC／DC电源变换器的设计。

字串5关键词：同步整流；磁复位；箝位电路；DC／DC变换器1 同步整流技术概述字串7近年来随着电源技术的发展，同步整流技术正在向低电压、大电流输出的DC／DC变换器中迅速推广应用。

DC／DC变换器的损耗主要由3部分组成：功率开关管的损耗，高频变压器的损耗，输出端整流管的损耗。

在低电压、大电流输出的情况下，整流二极管的导通压降较高，输出端整流管的损耗尤为突出。

快恢复二极管（FRD）或超快恢复二极管（SRD）可达1.0～1.2V，即使采用低压降的肖特基二极管（SBD），也会产生大约0.6V的压降，这就导致整流损耗增大，电源效率降低。

举例说明，目前笔记本电脑普遍采用3.3V甚至1.8V或1.5V的供电电压，所消耗的电流可达20A。

此时超快恢复二极管的整流损耗已接近甚至超过电源输出功率的50％。

即使采用肖特基二极管，整流管上的损耗也会达到（18％～40％）PO，占电源总损耗的60％以上。

因此，传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率及小体积的需要，成为制约DC／DC变换器提高效率的瓶颈。

同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。

它能大大提高DC／DC 变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。

功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。

用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。

为满足高频、大容量同步整流电路的需要，近年来一些专用功率MOSFET不断问世，典型产品有FAIRCHILD公司生产的NDS8410型N沟道功率MOSFET，其通态电阻为0.015Ω。

同步整流技术简介

同步整流技术简介：同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。

它能大大提高DC/DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。

功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。

用功率MOSFET 做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。

同步整流技术就是大大减少了开关电源输出端的整流损耗，从而提高转换效率，降低电源本身发热。

本电源是一款高效率稳压电源模块，输入电压在低于、高于、等于输出电压时，输出电压都可以维持稳定不变。

比如设定输出为12V，那么输入电压在5～32V之间变化时，输出稳压在12V不变。

本模块具有完善的保护功能，可应用于太阳能充电。

优势：电路板采用1.6加厚镀金工艺；输入采用可更换保险管，保护了电源和设备；整版电解采用进口原装贴片、低阻、高频电容，使得纹波降至冰点；IC采用进口原装；恒压、恒流、欠压保护（MPPT更适合太阳能充电）输出错误指示灯，输出电压漂移太严重、短路等故障时亮起；氧化散热片散热，散热效果比本色铝片效果更佳；电感采用铁硅铝，发热更小；欢迎您购买使用我们这款电压模块，请仔细阅读以下使用说明，否则由于使用不当造成的损坏，本公司概不予以保修、更换。

本模块属于自动升降压电源，输入电压在低于、高于、等于输出电压时，输出电压都可以维持稳定不变。

比如设定输出为12V，输入电压在5～32V 之间变化时，输出稳压在12V 不变；有恒流、恒压、欠压保护，以及输出指示、故障指示功能，输出有过流、过压、短路保护；所有元件都能达到工业级应用；可完美应用于各种场合，如充电、大功率LED 驱动、设备供电、车载电源等。

电气参数：1. 输入电压：DC5-32V，建议使用电压在10Ｖ以上2. 输出电压：DC1V-30V连续可调；3. 输出电流：10A（MAX）长期7A以内；4. 输出功率：长期80W，峰值130W，超过80W请加强散热；5. 输出纹波：50mV（12V转12V，5A测得）；6. 输入反接保护：无，如需要，请在输入端串联肖特基二极管；7. 输出防倒灌：无，如用于电瓶充电或负载是自带电感情负载，请在输出端串联肖特基二极管；8. 尺寸：77.6*46.5*15mm9.短路保护:有；10.重约45克；调试方法：１．电池欠压保护调整方法：（以１２V铅酸电池设置10V欠压保护、关断输出为例）输入接稳压电源调整到10V，调整欠压保护电位器（顺时针增大，逆时针减小），直到刚好故障指示灯（红灯）亮起，即设置成功；这样电池放电到10V时候，会自动切断供电，保护电池不受损坏。

基于单片机的同步整流Buck稳压开关电源设计

基于单片机的同步整流Buck稳压开关电源设计随着电子设备的不断普及，稳定可靠的电源设计变得尤为重要。

本文将介绍一种基于单片机的同步整流Buck稳压开关电源设计，以满足电子设备对稳定电源供应的需求。

1. 概述同步整流Buck稳压开关电源是一种能够有效降低开关功率损耗的电源设计方案。

通过使用单片机控制同步整流MOS管的开关时间，可以实现高效率、低功耗的稳压功能。

本文将详细讨论该电源设计的工作原理和关键部件选择。

2. 设计原理同步整流Buck电源的工作原理基于Buck拓扑结构，通过单片机控制同步整流MOS管的开关时间来实现稳压功能。

具体的设计步骤如下：（1）选择适当的功率电感、电容和二极管，以满足输出电压和电流的需求。

（2）基于单片机的PWM控制器生成开关信号，控制主开关管和同步整流MOS管的开关时间。

（3）PWM控制器还监测输出电压的变化，并根据反馈信息调整开关时间，以保持稳定的输出电压。

3. 关键部件选择在同步整流Buck稳压开关电源设计中，几个关键的部件选择将决定电源性能的好坏。

以下是一些关键部件选择的建议：（1）功率电感：选择具有适当的电感值和电流能力的电感，确保能够提供稳定的电流输出。

（2）电容：选择低ESR值的电容，以减少输出纹波电流和电压。

（3）同步整流MOS管：选择低导通压降的MOS管，以减小开关功率损耗。

（4）PWM控制器：选择具有高精度和快速响应特性的PWM控制器，以实现精确的稳压功能。

4. 效果与改进基于单片机的同步整流Buck稳压开关电源设计具有以下优点和改进空间：（1）高效率：同步整流技术能够有效减小开关功率损耗，提高电源的整体效率。

（2）稳定性：通过单片机的PWM控制器，可以实现精确的输出稳压，并对输入电压和负载变化进行动态调整。

（3）改进空间：可以进一步优化电源设计，如改进PWM控制算法、使用高效率的元件等，以提高电源性能和稳定性。

综上所述，基于单片机的同步整流Buck稳压开关电源设计是一种高效、稳定的电源解决方案。

高频电源开关同步整流技术

同步整流原理同步整流(SynchronousRectification)是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET取代传统的整流二极管以降低整流损耗的技术。

它能够大大提高DC/DC变换器的效率并不存在由快速恢复二极管势垒电压造成的死区电压。

同步整流的基本原理：单端正激、隔离降压同步整流的基本原理电路中，其中，Q1、Q2为功率MOSFET。

该电路的工作原理为在次级电压的正半周期，Q1导通、Q2关断，在次级电压的负半周期，Q2导通、Q1关断。

同步整流电路的功率损耗主要包括MOSFET的导通损耗和栅极驱动损耗，在开关频率低于1MHz时，以导通损耗为主。

正激式DC/DC变换器在功率管截止期间必须有将高频变压器复位的电路，以防止变压器磁芯饱和，一般采用C、R、VD无源箝位电路。

当功率管V截止时，高频变压器初级线圈由R、VD电路构成的放电通路使变压器复位。

DPA-Switch电路的内部结构与工作原理DPA-Switch电路是6端器件，6个引脚分别为控制端C、线路检测端L、外部设定极限电流端X、开关频率选择端F、源极S和漏极D。

线路检测端可实现过压检测、欠压检测、电压反馈、远程通断和同步等功能。

将开关频率选择端与源极端连接时，开关频率为400kHz，而将其连接控制端时，开关频率为300kHz。

(1)控制电压源用于控制电压UC以向并联调整器和门驱动器级提供偏置电压。

控制电流IC用来调节占空比。

(2)带隙基准电压源用于向内部提供各种基准电压，同时产生一个具有温度补偿并可调整的电流源，以保证精确设定振荡器频率和门级驱动电流。

(3)振荡器用于产生脉宽调制器所需要的锯齿波、时钟信号及最大占空比信号(Dmax)。

(4)并联调整器和误差放大器误差放大器用于将反馈电压Uf与5.8V基准电压进行比较以输出误差电流Ir，从而在电阻Rs上形成误差电压Ur。

(5)脉宽调制器(PWM)脉宽调制器是一个电压反馈式控制电路，具有两个功能：一是改变控制端电流IC的大小，即调节占空比，实现脉宽调制；二是将误差电压Ur经由Ra和Ca组成的截止频率为7kHz的低通滤波器进行滤波，以在滤掉开关噪声电压后，加至PWM比较器的同相输入端，然后再与锯齿波电压Uj进行比较，从而产生脉宽调制信号Ub。

4.3 同步整流技术

（a）反激变换器
（b）同步整流管的驱动逻辑信号
（4）推挽变换器（a）全波整流 Q1导通， SR1导通， SR2截止； Q2导通， SR2导通， SR1截止；（b）倍流整流 Q1导通， SR1导通， SR2截止； Q2导通， SR2导通， SR1截止；驱动信号： SR1=��2 SR2=��1
（2）关断
① td(off)<0，正向电流下降至 0前关断，此时电流将流过体二极管，产生较大损耗； ② td(off)>0，正向电流下降至 0后，将反向流动，直到整流管关断； ③ td(off)=0，正向电流下降到0时关断整流管。
因此，在正向电流到达时要及时开通整流管，正向电流下降至0时要及时关断整流管。
（2）有源箝位正激变换器主开关Q1导通、辅助开关Q2截止时， SR1导通，SR2截止；
（a）有源箝位正激变换器
主开关Q1截止、辅助开关Q2导通时， SR1截止，SR2导通；驱动信号： SR1=Q1， SR2=��
驱动信号： SR2=��2
• 4.3.2 同步整流管的驱动时序
(1)�� 存在电流上升时间下降时间，可以在这个过程对MOSFET驱动；（1）开通 ①td(on)<0，在正向电流出现前导通，会造成电路短路，损坏电路； ② td(on)>0，在正向电流出现以后导通，电流先流过体二极管，造成较大的导通损耗，因此希望td(on)越小越好； ③ td(on)=0，在正向电流出现时驱动整流管导通。
（a）同步整流管自驱动电路
4.3 同步整流技术
4.3.1 同步整流技术的基本概念 .
同步整流（Synchronous Rectifier，SR），是指在开关电源中采用开关管代替二极管来实现整流的功能，其目的是降低整流电路的导通损耗。同步整流通常应用于电压低、电流大的开关电源中。其导通压降低，可以大大降低损耗，提高效率。因此一般采用 MOSFET作为开关管。当整流电路的输出电压低至2V或者更低时，即便采用肖特基二极管作为整流器件也是不合适的，因为SBD的导通压降在 0.6~0.8V之间，相反，低压功率MOSFET的导通压降却相对低得多，例如intersil公司产品型号为HUF67145P3的器件（Uds=30V， Id=75A），其导通电阻Ron=4.5mΩ，若输出电压U0=2V，负载电流I0=20A，则器件导通压降为Ut0=90mV，因此利用低压功率 MOSFET作为整流器件可以提高电路效率。

全桥同步整流电路原理

全桥同步整流电路原理
全桥同步整流电路是一种广泛应用于开关电源、逆变器等功率转换设备中的高效整流技术，其主要目的是在高频率的开关电源中提高整流效率，减少功率损耗。

基本原理如下：
1. 电路结构：全桥同步整流电路由四个开关器件（通常为MOSFET 或IGBT）组成，这些开关器件按照一定的时序控制导通和关断，形成一个类似于“H”型的桥式结构。

与传统的二极管整流不同，同步整流使用的是可控的开关元件替代了二极管进行整流。

2. 工作过程：
-当输入交流电压正半周期时，上桥臂的两个开关器件按一定顺序导通，下桥臂保持关断，实现电流从输入端向输出端单向流动。

-当输入交流电压负半周期时，下桥臂的两个开关器件按相反的时序导通，上桥臂关断，仍然保证电流从输入端向输出端单向流动，只不过此时电流方向是通过下桥臂流向输出端。

3. 效率提升：由于同步整流器采用MOSFET等开关器件，其导通电阻远小于肖特基二极管或普通PN结二极管，因此在导通状态下产生
的压降小，从而显著降低了导通损耗，提高了整体系统的转换效率。

4. 驱动控制：为了正确地控制这些MOSFET开关，需要一个专用的驱动电路，该驱动电路根据主控制器的信号以及初级侧的感应信号来确定何时开启和关闭每个MOSFET，确保在任何时候都有一个MOSFET 导通以提供低阻通路给负载电流。

总结来说，全桥同步整流电路利用先进的电力电子技术和控制策略，有效克服了传统二极管整流电路存在的损耗问题，实现了更高的能效转换。

同步整流技术

双向驱动方式
（2）单向驱动方式：需要检测整流的电流，当电流反向时，立即发出关断、信号，同步整流管关断。
（1）电流检测法
（2）电压检测法
•
（a）带复位绕组的正激变换器（b）同步整流管的驱动逻辑信号
•
（a）有源箝位正激变换器（b）同步整流管的驱动逻辑信号
•
（a）反激变换器（b）同步整流管的驱动逻辑信号
因此，在正向电流到达时要及时开通整流管，正向电流下降至0时要及时关断整流管。
4.3.3 同步整流管驱动电路分类
1）双向驱动方式：同步整流管既可以正向流动，也可以反向流动； 2）单向驱动方式：同步整流管只能正向电流，和二极管的功能完全一样。
双向驱动方式：在U2正半周，V1导通，整流；在U2负半周，V2导通，续流。
•
（a）全波整流（（Cb））倍同流步整整流流管驱动逻辑信号
•
（ca））对全称波控整制流（（bd））倍不流对整称流控制
2 它驱式电路
➢主开关驱动信号由PWM 经延时电路提供； ➢ 同步整流管驱动信号由PWM按照各变换器的驱动信号进行处理后经延时及隔离提供；
（a）同步整流它驱式电路
3 自驱式电路
4.3 同步整流技术
4.3.1 同步整流技术的基本概念 .
同步整流（Synchronous Rectifier，SR），是指在开关电源中采用开关管代替二极管来实现整流的功能，其目的是降低整流电路的导通损耗。
同步整流通常应用于电压低、电流大的开关电源中。其导通压降低，可以大大降低损耗，提高效率。因此一般采用 MOSFET作为开关管。
自驱动方式是指利用变换器中高频变压器的二次绕组来驱动同步整流管，不需要增加额外的电路。

第4章 同步整流(开关电源)