高性能电源转换器设计中的同步整流技术

高性能电源转换器设计中的同步整流技术
电源转换器的使用越来越普遍，电子设备制造商需要他们的电源系统不断
增加新的功能和特性，例如更低的输入和输出电压、更高的电流、更快的瞬态
响应。

为满足这些需求，在上世纪90年代晚期开关电源设计师开始采用
同步整流（SR）技术――使用MOSFET来替代常用二极管实现的整流功能。

SR提高了效率、热性能、功率密度、可制造性和可靠性，并可降低整个系统
的电源系统成本。

本文将介绍SR的优点，并讨论在其实现中遇到的挑战。

二极管整流的缺点这使得SR很有吸引力，特别是在对效率、转换器尺
寸和热性能很敏感的应用中，例如便携式或者手持设备。

MOSFET制造商不断地引入具有更低RDS(ON)和总栅极电荷（QG）的新MOSFET技术，这些新的MOSFET技术使在电源转换器设计中实现SR更加容易。

什么是同步整流？例如，在同步降压转换器中，通过用两个低端的MOSFET来替换肖特基二极管可以提高效率（同步整流的好处在高性能、高功率的转换器中使用SR的好处是可以获得更高的效率、更低的功耗、更佳
的热性能，以及当同步FET并行连接时固有的理想电流共享特点，而且尽管采
用自动组装工艺（更高的可靠性）但还是可提高制造良率。

如上面提到的那样，若干个MOSFET可以并行连接来应对更高的输出电流。

因为在这种情况
下有效的RDS(ON)与并行连接的器件数量成反比，因此降低了导通损耗。

同样，RDS(ON)具有正的温度系数，因此FET将等量分享电流，有助于优化在SR器件之间的热分布，这将提高器件和PCB散热的能力，直接改善设计的热性能。

SR带来的其他潜在的好处包括更小的外形尺寸、开放的框架结构、更高的环
境工作温度，以及更高的功率密度。

同步整流转换器的设计折中在低电压应用中，设计工程师通常增加。