同步整流电路的驱动方式综述

同步整流电路的驱动方式综述

预研部余恒23343

一、问题提出：

为了适应电子、通信设备和大规模集成电路的供电要求，DC/DC 模块电源输出电压越来越低，而输出电流却越来越大。传统的肖特基整流方式逐渐被同步整流方式所取代。用低导通电阻MOSFET代替常规肖特基整流/续流二极管，可以大大降低整流部分的功耗，提高变换器的性能，实现电源的高效率，高功率密度。同步整流已经相当流行。但是用MOS代替肖特基二极管势必带来这样一个问题：同步整流MOS管如何驱动？因为二极管不需要驱动，而MOS管是需要驱动的。对于同步整流管的驱动方式，本人收集了部分资料，做了总结，向各位专家学习。

二、驱动方式探讨：

从总的来说同步整流管的驱动方式分为自驱和外驱。

1、外驱：利用原边等驱动信号来控制整流管的开关，优点是可减

小整流管的死区，而且很容易实现时序。不足之处也是显然的，增加了电路的复杂性、成本和可靠性。

*例如，单端正激谐振复位电路，副边续流管可以由原边信号驱动

（如图），也可以整流管由OUT1控制开通，续流管由OUT2控

*又例如图2,这种电路是为了设计原副边的时序。Driverl为正时，Q1导通，副边Qs2处于工作状态。由于Qs12的导通，Qs1 处于关断状态。死区时间Driverl和Driver2为0，则Qs11、Qs21 导通，Q12、Q22的关断，那么Qs1和Qs2均导通，工作在续流状态。当

Driver2为正时，Qs1导通，Qs2关断，Q2延时导通，这样Qs2处于工作状态，Qs1处于关断状态。同样死区时间Qs1 和Qs2同时续流。

可见通过外驱方式实现了原副边时序，使得在死区时间整流管处于工作状态，就不会经过整流管的体二极管续流，从而减小了续流损耗。

2、驱：优点：利用辅助绕组或者副边工作绕组进行自驱，电路简单，成本节约。缺点：存在死区，驱动波形不好，驱动电压和时序不好安排。

*例如单端正激谐振复位电路，如果副边采用完全自驱方式，就会存在死区，在该时间输出电流经过续流管的体二极管续流，影响效

率。并且驱动波形不好，如图3。从图可见驱动电压波形不平直，而且在toff内有一部分时间驱动电压为零。

左：原边MOS管电压右：副边续流管的驱动电压

图3

*又例如，36〜75V输入，12V30A输出正激电路，如果最大占空比为

0.5,那么匝比可得为3：2。如果驱动绕组设为1匝，在75V 输入时

驱动峰值稳态为75/3=25V，就超过了M0S的门极驱动电压(一般为+ / —20V )。如果利用工作绕组自驱，则2/3*(36~75)=24~50V，同样超过了M0S的门极驱动电压范围。这种情况匝比不好选择。

三、对自驱存在的问题解决办法：

1、有源篏位法：把篏位电容稍微取大一点，可以使原边M0S管的Vds 变得平直，那么副边续流管的驱动电压Vgs=(Vds-Vin)/n就平直，因此减小死区损耗。

2、门极电荷存储法：把整流管门极的驱动电荷存储着，保持驱动电压不变，直到换相时才泄放掉门极的存储电荷。这样可以减小死区。如图4。图4左边需要外加拉电荷电路。图4右边为外加单绕组自驱

方式。当整流管工作时，续流管被并在续流管GS之间的二极管篏位为-0.7V，同样续流管工作时，整流管被并在整流流管GS之间的二极管篏位为-0.7V，死区时间门极电荷平分在整流管和续流管的门极。

图4

3、工作绕组分压方式：该方式可以解决工作绕组做驱动绕组电压

高的问题。因为MOS管的GS之间相当于一个电容，如果在G极串

联电容，则在GS之间得到的为加在两个电容之间的分压。如图5。

设副边电压为Us,那么整流管的Vgs=C1/(C1+Cgs1)*Us，续流管的Vgs=

C2/(C2+Cgs1)*Us。调整几次C1和C2的值就会获得合适的副边驱动电压。