开关电源中同步整流
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可以实现全波整流的电路，其原理是利用一种特殊的开关电源技术，通过对输入交流电进行适当的开关操作，使得输出的电压波形能够保持与输入电压波形相同，但是具有整流效果，使得电流只能从一个方向流过。
以下是对同步整流电路原理的详细解释。
同步整流电路是一种交流电-直流电转换的电路，可以将交流电转换为满足直流设备需要的直流电。
在一般的交流到直流转换电路中，通常会采用整流电路来实现这种转换。
传统的整流电路通常分为半波整流和全波整流两种。
半波整流电路仅利用输入交流波形的正半周或负半周，而全波整流电路则能够利用输入交流波形的全周期。
在一般的交流整流电路中，通常会使用二极管来实现整流功能。
二极管是一种具有导通方向的二端元件，能够允许电流从一个方向流过，而阻止电流从反向流动。
当输入交流电的电压为正向时，二极管就处于正向偏置状态，电流可以通过；当输入电压为反向时，二极管就处于反向偏置状态，电流无法通过。
因此，在半波整流电路中，通过选择合适的二极管方向，就可以实现电流从输入交流电的正半周流过，从而实现整流效果。
而在全波整流电路中，通常需要使用两个二极管的组合才能达到整流效果。
然而，半波和全波整流电路都存在一定的损耗，例如二极管的导通压降和正向电阻等。
这些损耗会导致输入交流电的能量损失，降低整流电路的效率。
为了提高整流电路的效率，降低能源损耗，同步整流电路应运而生。
同步整流电路采用的是一种特殊的开关电源技术，通过对输入交流电进行适当的开关操作，使得输出的电压波形能够保持与输入电压波形相同，但是具有整流效果，使得电流只能从一个方向流过。
在同步整流电路中，会使用一种称为功率场效应管的器件来取代传统的二极管。
功率场效应管是一种具有高导通能力和低导通压降的器件，能够实现很高的开关频率和响应速度。
在同步整流电路中，功率场效应管的导通和截止状态由一个控制信号控制，使得只有在输入交流电的正半周或负半周中，才能够通过功率场效应管实现电流的导通。
平板电视同步整流电路分析(一)
平板电视同步整流电路的原理及电路分析（一）郝铭一、什么是同步整流？在开关电源电路中，同步整流就采用导通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，这项技术的主要内容是：如何解决单独本身并不具有像整流二极管一样的单向导电性的MOSFET,来完成整流的工作。
图1所示；是传统的开关电源整流电路，图1中Q是开关管；T是开关变压器；D是整流二极管；C是滤波电容。
图1 图2图2所示；是用MOS管Q2代替整流二极管D的开关电源整流电路。
从图2中可以看到；原图1中的整流二极管D被MOS管Q2所取代。
在图1中，二极管D是具有单向导电性，可以独立的完成开关变压器次级L2两端的交变电势的整流工作。
而图2中的Q2是一个MOS管，是一个受栅极电压控制的双向导通的开关元件，独自本身并不具有单向导电性，在图2中用Q2（MOSFET）取代整流二极管作为单向导电的整流工作，就必须在Q2的栅极施加一个和被整流电压振幅同步变化的同步激励信号，就能起到和整流二极管相同的整流效果，如图3所示。
图3二、同步整流电路的工作原理及过程：在T1时间，图4所示：L2上端为“正”，Q2的激励电路给Q2提供一个控制Q2导通的高电平，Q2导通输出为“正”对电容C充电，并输出对负载供电。
在T2时间，图5所示：L2上端为“负”，Q2的激励电路给Q2提供一个控制Q2截止的低电平，Q2截止输出为“零”，这时由电容C在T1时间所充的电能维持对负载的供电。
可以看出；用MOSFET取代普通具有单向导电性能整流二极管的整流电路，其电路的作用、效果完全一样，但是在电路上必须要增加一个控制Q2 (MOSFET)“导通/关闭”和被整流电压相位同步的激励电路，所以采用MOSFET取代普通二极管的整流电路称为同步整流电路。
图4 图5三、为什么要采用同步整流电路1、开关电源采用普通整流二极管在大电流负载时的弊端大家都知道，由于数字技术大规模的应用与各个领域，特别大规模数字集成电路的普片应用，这些电路工作电源的提供也和过去的模拟电路发生了巨大的变化，过去的半导体模拟电路、模拟集成电路对信号的处理要考虑到非线性失真的问题，所以VCC供电一般都是8V—12V左右，电流都不大,最多1A左右。
pfc+llc+同步整流的开关电源的检修
pfc+llc+同步整流的开关电源的检修
对于开关电源的检修，可以根据以下步骤进行操作：
1. 检查电源线路：首先检查电源线路是否连接良好，包括输入电源线和输出负载线。
2. 检查输入电源：检查输入电源是否稳定，电压是否符合开关电源的输入要求。
可以使用万用表等工具进行测量。
3. 检查输入滤波器：输入滤波器可以有效减小电源电磁干扰和噪声，检查滤波器的连接是否松动、损坏。
4. 检查开关管：开关电源的核心元件是开关管，检查开关管是否损坏、短路或发热异常。
需要注意安全防护，避免触电。
5. 检查输出电路：检查输出端口和负载连接是否正常，确保输出电压稳定且符合要求。
6. 检查保护电路：开关电源通常配备有过流保护、过压保护、短路保护等保护电路，检查这些保护功能是否正常。
7. 清洁散热器：开关电源的散热器起着散热的作用，检查散热器是否有灰尘或杂物堵塞，影响散热效果。
注意事项：
- 在检修开关电源时，一定要注意安全，避免触电或其他意外情况的发生；
- 若对电源的检修不熟悉或没有足够经验，建议请专业人员进行维修；
- 检修前最好先将电源的功率关闭，并断开电源。
希望以上信息对您有所帮助。
如有更多问题，请随时提问。
开关电源组成各部分详解
开关电源组成各部分详解On February 12, 2022, investing in oneself is the best way.开关电源组成各部分详解一、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;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;三、功率变换电路1、 MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFETMOS管,是利用半导体表面的电声效应进行工作的;也称为表面场效应器件;由于它的栅极处于不导电状态,所以输入电阻可以大大提高,最高可达105欧姆,MOS管是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小;2、常见的原理图：3、工作原理：R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器,和开关MOS管并接,使开关管电压应力减少,EMI减少,不发生二次击穿;在开关管Q1关断时,变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流,这些元件组合一起,能很好地吸收尖峰电压和电流;从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制,因此是当前工作周波的电流限制;当R5上的电压达到1V时,UC3842停止工作,开关管Q1立即关断 ; R1和Q1中的结电容CGS、CGD一起组成RC网络,电容的充放电直接影响着开关管的开关速度;R1过小,易引起振荡,电磁干扰也会很大；R1过大,会降低开关管的开关速度;Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下,从而保护了MOS管; Q1的栅极受控电压为锯形波,当其占空比越大时,Q1导通时间越长,变压器所储存的能量也就越多；当Q1截止时,变压器通过D1、D2、R5、R4、C3释放能量,同时也达到了磁场复位的目的,为变压器的下一次存储、传递能量做好了准备;IC根据输出电压和电流时刻调整着⑥脚锯形波占空比的大小,从而稳定了整机的输出电流和电压; C4和R6为尖峰电压吸收回路;4、推挽式功率变换电路：Q1和Q2将轮流导通;5、有驱动变压器的功率变换电路：T2为驱动变压器,T1为开关变压器,TR1为电流环;四、输出整流滤波电路：1、正激式整流电路：T1为开关变压器,其初极和次极的相位同相;D1为整流二极管,D2为续流二极管,R1、C1、R2、C2为削尖峰电路;L1为续流电感,C4、L2、C5组成π型滤波器;2、反激式整流电路：T1为开关变压器,其初极和次极的相位相反;D1为整流二极管,R1、C1为削尖峰电路;L1为续流电感,R2为假负载,C4、L2、C5组成π型滤波器;3、同步整流电路：工作原理：当变压器次级上端为正时,电流经 C2、R5、R6、R7使Q2导通,电路构成回路,Q2 为整流管;Q1栅极由于处于反偏而截止;当变压器次级下端为正时,电流经C3、R4、R2使 Q1导通,Q1为续流管;Q2栅极由于处于反偏而截止;L2为续流电感,C6、L1、C7组成π 型滤波器;R1、C1、R9、C4为削尖峰电路;五、稳压环路原理1、反馈电路原理图：2、工作原理：当输出 U0升高,经取样电阻R7、R8、R10、VR1分压后,U1③脚电压升高,当其超过U1②脚基准电压后 U1①脚输出高电平,使Q1导通,光耦OT1发光二极管发光,光电三极管导通,UC3842①脚电位相应变低,从而改变U1⑥脚输出占空比减小,U0降低; 当输出 U0降低时,U1③脚电压降低,当其低过U1②脚基准电压后U1①脚输出低电平,Q1不导通,光耦OT1发光二极管不发光,光电三极管不导通,UC3842①脚电位升高,从而改变U1⑥脚输出占空比增大,U0降低;周而复始,从而使输出电压保持稳定;调节VR1可改变输出电压值;反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电路;如反馈电阻电容错、漏、虚焊等,会产生自激振荡,故障现象为：波形异常,空、满载振荡,输出电压不稳定等;六、短路保护电路1、在输出端短路的情况下,PWM控制电路能够把输出电流限制在一个安全范围内,它可以用多种方法来实现限流电路,当功率限流在短路时不起作用时,只有另增设一部分电路;2、短路保护电路通常有两种,下图是小功率短路保护电路,其原理简述如下：当输出电路短路,输出电压消失,光耦OT1不导通,UC3842①脚电压上升至5V左右,R1与R2的分压超过TL431基准,使之导通,UC3842⑦脚VCC电位被拉低,IC停止工作;UC3842停止工作后①脚电位消失,TL431不导通UC3842⑦脚电位上升,UC3842重新启动,周而复始;当短路现象消失后,电路可以自动恢复成正常工作状态;3、下图是中功率短路保护电路,其原理简述如下：当输出短路,UC3842①脚电压上升,U1 ③脚电位高于②脚时,比较器翻转①脚输出高电位,给 C1充电,当C1两端电压超过⑤脚基准电压时 U1⑦脚输出低电位,UC3842①脚低于1V,UCC3842 停止工作,输出电压为0V,周而复始,当短路消失后电路正常工作;R2、C1是充放电时间常数, 阻值不对时短路保护不起作用;4、下图是常见的限流、短路保护电路;其工作原理简述如下：当输出电路短路或过流,变压器原边电流增大,R3 两端电压降增大,③脚电压升高,UC3842⑥脚输出占空比逐渐增大,③脚电压超过1V时,UC3842关闭无输出;5、下图是用电流互感器取样电流的保护电路,有着功耗小,但成本高和电路较为复杂,其工作原理简述如下：输出电路短路或电流过大,TR1次级线圈感应的电压就越高,当UC3842③脚超过1伏,UC3842 停止工作,周而复始,当短路或过载消失,电路自行恢复;七、输出端限流保护上图是常见的输出端限流保护电路,其工作原理简述如上图：当输出电流过大时,RS 锰铜丝两端电压上升,U1③脚电压高于②脚基准电压,U1①脚输出高电压,Q1导通,光耦发生光电效应,UC3842①脚电压降低,输出电压降低,从而达到输出过载限流的目的;八、输出过压保护电路的原理输出过压保护电路的作用是：当输出电压超过设计值时,把输出电压限定在一安全值的范围内;当开关电源内部稳压环路出现故障或者由于用户操作不当引起输出过压现象时,过压保护电路进行保护以防止损坏后级用电设备;应用最为普遍的过压保护电路有如下几种：1、可控硅触发保护电路：如上图,当Uo1输出升高,稳压管Z3击穿导通,可控硅SCR1的控制端得到触发电压,因此可控硅导通;Uo2电压对地短路,过流保护电路或短路保护电路就会工作,停止整个电源电路的工作;当输出过压现象排除,可控硅的控制端触发电压通过R对地泄放,可控硅恢复断开状态;2、光电耦合保护电路：如上图,当Uo有过压现象时,稳压管击穿导通,经光耦OT2R6到地产生电流流过,光电耦合器的发光二极管发光,从而使光电耦合器的光敏三极管导通;Q1基极得电导通, 3842的③脚电降低,使IC关闭,停止整个电源的工作,Uo为零,周而复始,;3、输出限压保护电路：输出限压保护电路如下图,当输出电压升高,稳压管导通光耦导通,Q1基极有驱动电压而道通,UC3842③电压升高,输出降低,稳压管不导通,UC3842③电压降低,输出电压升高;周而复始,输出电压将稳定在一范围内取决于稳压管的稳压值;4、输出过压锁死电路：图A的工作原理是,当输出电压Uo升高,稳压管导通,光耦导通,Q2基极得电导通,由于Q2的导通Q1基极电压降低也导通,Vcc电压经R1、Q1、R2使Q2始终导通,UC3842③脚始终是高电平而停止工作;在图B中,UO升高U1③脚电压升高,①脚输出高电平,由于D1、R1的存在,U1①脚始终输出高电平Q1始终导通,UC3842①脚始终是低电平而停止工作;正反馈九、功率因数校正电路PFC1、原理示意图：2、工作原理：输入电压经L1、L2、L3等组成的EMI滤波器,BRG1整流一路送PFC电感,另一路经R1、R2分压后送入PFC控制器作为输入电压的取样,用以调整控制信号的占空比,即改变Q1的导通和关断时间,稳定PFC输出电压;L4是PFC电感,它在Q1导通时储存能量,在Q1关断时施放能量;D1是启动二极管;D2是PFC整流二极管,C6、C7滤波;PFC电压一路送后级电路,另一路经R3、R4分压后送入PFC控制器作为PFC输出电压的取样,用以调整控制信号的占空比,稳定PFC输出电压;十、输入过欠压保护1、原理图：2、工作原理：AC输入和DC输入的开关电源的输入过欠压保护原理大致相同;保护电路的取样电压均来自输入滤波后的电压; 取样电压分为两路,一路经R1、R2、R3、R4分压后输入比较器3脚,如取样电压高于2脚基准电压,比较器1脚输出高电平去控制主控制器使其关断,电源无输出;另一路经R7、R8、R9、R10分压后输入比较器6脚,如取样电压低于5脚基准电压,比较器7脚输出高电平去控制主控制器使其关断,电源无输出;。
开关电源同步整流工作原理
开关电源同步整流工作原理
开关电源同步整流是一种常用的高效率电源设计技术。
其工作原理是
在开关电源的输出端介入一个同步整流电路，在开关管导通时，同步
整流管关断，反之，同步整流管导通，开关管关断。
该技术可以有效
地减小开关电源在输出电压端的压降，从而降低功率损耗，提高转换
效率。
同步整流器的工作原理如下：
1.当开关管导通时，同步整流管关断，输出电容开始放电，电压逐渐降低，但不会到达0V，因为同步整流管的导通使得输出电容通过同步整流管流出电流。
2.当开关管关断时，同步整流管导通，电流由同步整流器流回到输出端，使得输出电容得到重新充电，从而保证输出电压的稳定性。
同步整流器的优点在于，相比传统整流电路，同步整流电路在输出端
引入了一定的电阻，但在同样输出功率下，同步整流电路可以实现更
高的转换效率。
此外，同步整流电路还可以减小开关电源在输出电压
端的噪声幅度，提供更加稳定的输出电压。
同时，同步整流器还可以
减少开关电源对输出电容的压力，从而提高电容使用寿命。
总之，开关电源同步整流是一种有效提高开关电源转换效率、改善输出电压稳定性的技术。
在实际应用中，根据不同的电源设计需要和要求，可以选择不同类型的同步整流器，并进行相应的参数调整，以达到最佳的工作效果。
开关电源同步整流芯片详解
开关电源同步整流芯片详解大家好，今天咱们聊聊一个在现代电子设备中非常常见但又不太被人关注的东西——开关电源同步整流芯片。
听起来好像是个高大上的技术名词，其实它就是让你的电子设备工作更高效、更省电的幕后英雄。
别小看它，这个小小的芯片可真的是神奇啊，很多人都没意识到，它在背后默默做了多少功劳。
你是不是觉得，电源不就是开关电源吗？有什么好复杂的？别急，咱慢慢说。
你要知道，电源就像你家的水管，正常工作的话，电流得流得又快又稳。
但是有个问题——普通的电源转换过程其实是有很多能量损耗的。
你想，电流就像是一个跑步的小伙伴，越跑越累，跑到一半就不想动了。
你电流不管怎么跑，最后都会因为热量散失、能量转换不充分，效率低下，浪费严重。
怎么办呢？这时候，开关电源同步整流芯片就派上了用场！说白了，这个芯片就像是一个“聪明的管家”，它懂得如何让电流流得又快又稳，还能减少不必要的能量浪费。
要知道，电源里有一个关键的环节，就是整流。
一般来说，整流就是把交流电转成直流电，这就像你把一个牛角尖的形状，硬生生地拉成一个圆形。
普通的整流电路，可能就像是你在跑步机上跑步，不小心卡住了，脚步重了，效果差了。
可是有了同步整流芯片后，事情就不一样了，它的“跑步机”不再卡壳了，能量传输顺畅，效率一下子就提高了。
可能你还在想，真有这么神奇？怎么就让电流那么“畅快”了？嗯，咱这么说吧，普通的整流电路，就像一个老式的水龙头，开得不够顺畅，水流总是有点儿不流畅，水压也总是时高时低，电流就像水流一样，跟着电压波动。
而同步整流芯片则好比是一个现代化的智能水龙头，水流精准可控，不仅不浪费一滴水，甚至还能根据水压调节水流速度，给你完美的体验感。
再来讲讲它的“聪明”之处。
你想啊，这芯片不仅仅是替你把电流给整流了，它还能根据电流的变化及时调整，确保设备在不同负载下都能稳定工作。
举个简单的例子，就好像你去外面吃火锅，锅底突然干了怎么办？你加点儿水不就好了嘛。
同步整流芯片的工作就有点儿像这个“加水”动作，它实时调整输入电流，保证电流不出问题，让你随时随地都能享受稳定的电力供应。
同步整流技术的发展及应用(上)
同步整流技术的发展及应用（上）从二十世纪末，由于MOSFET技术大幅度进步，引入开关电源技术中的同步整流技术给开关电源效率的提升带来了巨大的收益。
效率提升的百分点从3%~8%，比软开关技术带来的效果要好的多。
而且没有多少专利技术的限制。
目前使用的同步整流有，自驱动方式的同步整流；辅助绕组控制方式的同步整流；控制IC方式的同步整流。
近来已经出现了软开关技术的同步整流方式。
这种软开关的含义主要指减少或消除MOSFET的开关损耗，即减少体二极管的导通时间并消除体二极管的反响恢复时间造成的损耗。
它首先出现在推挽、全桥电路拓扑中，随之又出现在正激电路拓扑中。
软开关方式的同步整流，由于其处理的多为大电流，低电压，所以对效率的提升比初级侧软开关处理的高电压小电流更为有效。
为了更精确地控制二次侧同步整流，已有几种PWM控制IC将同步整流控制信号设计在IC内部，用外部元件调节同步整流信号的延迟时间，从而能更准确地做到同步整流的软开关控制。
此外功率半导体技术的进步使得MOSFET的导通电阻已经达到低于2mΩ，开关速度小于20ns。
栅驱动电荷小于25nq的先进水平。
有些MOSFET的体二极管还做成了快恢复的，这使得DC/DC变换器中只要采用同步整流技术，初级既使不用软开关技术，效果也已经很不错了。
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。
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。
开关电源同步整流芯片损坏原因
开关电源同步整流芯片损坏原因
开关电源同步整流芯片损坏的原因可能有多种，以下是一些可能的原因：
1．过载或过压：如果开关电源输出的负载超过了同步整流芯片的额定工作范围，或者输入电压超过了芯片的最大允许工作电压，都可能导致芯片损坏。
2．过热：过高的工作温度会导致芯片内部器件的损坏或失效。
这可能是由于环境温度过高，或者是由于芯片设计不良或散热不足引起的。
3．电压或电流突变：电压或电流的突然变化（例如电源波动、电压尖峰、电流冲击等）可能会导致芯片内部器件的击穿或损坏。
4．静电放电：静电放电可能会损坏芯片的灵敏部件，特别是在操作过程中未采取适当的防静电措施的情况下。
5．设计缺陷：如果同步整流芯片本身存在设计缺陷或制造缺陷，例如内部器件不稳定、材料质量不良等，也可能导致芯片损坏。
6．环境因素：例如湿度、振动、化学腐蚀等环境因素可能会影响芯片的稳定性和可靠性，导致损坏。
7．外部短路或负载故障：如果开关电源的输出端发生短路或负载故障，可能会导致芯片承受过大的电流，从而损坏。
要确定同步整流芯片损坏的确切原因，可能需要进行详细的故障分析和测试，包括检查开关电源和系统的工作状态、检查电路连接、测量电压和电流等。
在评估损坏原因时，还应考虑到芯片的质量、环
境因素和操作条件等因素。
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。
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。
PSR反激开关电源同步整流问题解析
PSR 反激开关电源同步整流问题解析
本文将详细解析PSR 反激开关电源同步整流是怎样实现的，希望对大家有所帮助。
大家都知道同步整流相比功率二极管整流损耗小，效率高，相同功率下电源尺寸可以更小。
同步整流的驱动方式有电压型驱动和电流型驱动两种。
按照SR 门级驱动电压的来源，又分为自驱动和外驱动。
这里要介绍的是在充电器领域内常见的电压型其驱动的同步整流，知识点包含以下几个小节，结合芯片内部结构力求全面讲细讲清楚以及设计过程中遇到的一些坑，不过还不知道何为PSR 架构的童鞋可以先自行了解一下，本章先不展开来讲了。
知识点：
1.同步整流MOS 什幺时候开通？什幺时候该关断？
2.整流芯片是怎幺辨别原边导通的波形和RING 的？它的逻辑是怎样？靠
电路是怎幺实现的？
3.除了同步整流功能外，它还可以用来监控次级侧电压，犹如SSR 里面的TL341，可以使其动态响应远远优于普通的PSR 架构
一. SR 何时开通，何时关断？
（附上BCD 芯片的线路图）
图1
图2
图1 中次级侧的APR3415 是本章的主角了，图2 是其内部方框图，可以看。
4.3 同步整流技术
（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
（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。
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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
開關電源中的同步整流技術
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引言
隨著計算機通信设备及新的网络产品市场需求的迅速增长，未来的电 源市场是非常乐观的。市场对功率变换器的需求更是呈现迅速上升趋势。 功率变换也向低输出电压（最低可低到1.2V）、高输出电流、低成本、高 频化（400～500kHz）高功率密度、高可靠性、高效率的方向发展。 整流电路作为開關電源的重要组成部分，对整机性能的影响很大。 传统的整流电路采用功率二极管，由于二极管的通态压降较高（典型值有 0.4V～0.6V），因此整流损耗较大。而为了满足各种数据处理集成电路对 更快速、更低功耗和更高集成度的要求，集成芯片工作电压将进一步降低 到1V～3V.在DC/DC变换器输出如此低的电压时，整流部分的功耗占输出 功率的比重将更大，致使整机效率更低，成为电源小型化、模块化的障碍。 应用同步整流技术，用低导通电阻MOSFET代替常规整流二极管，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
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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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MOSFET全波整流原理波形
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倍流整流电路的原理分析 早在1919年，“倍流整流”思想在汞弧管整流电路中就有人提出它 是从全桥整流方式演化而来,即用两只独立的，数值相同的电感代替全桥 整流拓扑中的一组整流管，保持“全桥整流”的形式，经过适当变形， 即得到倍流整流拓扑形式
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（4）t3—t4：变压器副边绕组电压 为零，整流管SR1、SR2都导通。 通过电感L1、L2的电流都在减小， 处于续流状态。对应电路方程与t1— t2时段相同。 在一个完整的开关周期Ts中， 通过电感L1、L2的电流，都是在各 自的0～DTs时间段内增加；在（1－ D）Ts时间段内减小，且两段时间内 电流增加量与减小量相等。对应如 下关系式：L=V2－V0，L=V0， ∆i(＋)=∆i(－) 整理后可得： V0=DV2(7)
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副邊形成短路回路
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STSRX系列內部框架 系列內部框架
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系统的工作原理
第一个开关周期： 在时钟输入信号的上升沿， 两个加数/减数（UP/DOWN）计数器中的 第一个计数器工作在计数增加状态，开始对内部时钟（CKI）的脉冲进行 计数。在时钟输入信号的下一个上升沿（第一个周期TS结束时），计数器 停止计数。计算到的脉冲数为n2，它代表开关周期的时间长短。这个数据 存放在起来，以便在下一个开关周期使用。 第二个开关周期： 在CK输入的上升沿，第一个计数器工作在减数状态，对内部时钟脉冲 进行减数计数，计算到脉冲数为n2-x2时，停止计数。在此时，OUT2 由高 电平转变为低电平。第二个计数器则计算内部时钟新的脉冲数，将开关周 期TS更新。 OUT2由高平转变为低电平的提前量的数值为x2．TI ，是由时间提前 量Anticipation2 这个输入来确定。在每个周期，计数器的功能，是进行加 数计数还是做减数计数，是相对於前一个周期而互相交换的。
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电压型自驱动同步整流电路
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电流驱动同步整流技术
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外驱动同步整流技术
外驱动引入的原因 控制驱动同步整流的一个主要问题是如何产生驱动MODFET的信号 而又能避免两只MOSFET出现同时导通的现象。必须防止正激式转换器 中两只MOSFET同时导通的现象，或者防止回扫式转换器中同步 MOSFET和主开关MOSFEF出现同时导通的现象。 以正激變換器為例,当主开关MOSFET导通时，电压Vs是趋向於成为 正电压。这个电压使得整流MOSFET（FR）中的体内二极管成为正偏置。 而且，由於检测高电平Vs与续流MOSFET（FW）的关断之间存在延迟， 在t0-t1.这段时间内，续流MOSFET、整流MOSFET中的体内二极管、以 及隔离变压器的副边便形成短路回路，在其中流过的电流在理论上不受 限制。短路电流的数值只受到电路中寄生参数的限制，而且最终是由 PWM中的保护电路来限制短路电流。 对於整流MOSFET关断过程，这些考虑同样成立，对於其他的隔离 式转换器要关断的开关器件也同样是适用的。为了避免出现这种恶劣的 情况出现，必须先把续流MOSFET关断，然後整流MOSFET才由关断变 成导通。
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倍流整流拓扑及其原理波形
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（1）t0—t1：变压器副边绕组上为 正压，SR2处于导通状态，SR1处 于关断状态,电感L1上电流上升，L2 上电流下降。对应如下关系式： VL1=V2－V0=L1（1）VL2=－ V0=L2（2） （2）t1—t2：变压器副边绕组电压 为零，整流管SR1、 SR2都导通。 通过电感L1、L2的电流都在减小， 处于续流状态。对应关系式为VL1= －V0=L1（3）VL2=－V0=L2（4） （3）t2—t3：变压器副边绕组上为 负压,功率管SR1 处于导通状态， SR2处于关断态，电感L1上电流下 降，L2上电流上升。对应关系式为： VL1=－V0=L1（5）VL2=V2－ V0=L2（6）
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幾種常見的副邊整流電路
半波整流電路
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幾種常見的副邊整流電路
全波整流電路
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幾種常見的副邊整流電路
倍流整流電路
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幾種常見的副邊整流電路
3.3 12 1.8 5.55
1.8 22 1.5 6.66
DC-DC變換器 變換器Pf/Po 於Vo關係 用Vdf=0.1V的同步整流管 關係(用 的同步整流管) 變換器 關係 的同步整流管
同步整流技术是通过控制功率MOSFET的驱动电路，来利用功率 MOSFET实现整流功能的技术。一般驱动频率固定，可达200kHz以 上，门极驱动可以采用交叉耦合(Cross-coupled)或外加驱动信号配合 死区时间控制实现。 同步整流技术出现较早，但早期的技术很难转换为产品，这是由 于当时 1)驱动技术不成熟，可靠性不高，现在技术已逐步成熟，出现了专 用同步整流驱动芯片，如IR1176,ST的STSRX系列(STSR2單端正激 變換器用, STSR3FLYBACK變換器用, STSR4則用於推挽,半橋或者全 橋變換器使用)；MAXIM公司的MAX505X系列等; (可能出於成本方面的原因,目前公司的全部產品還是採用傳統的 自驅動方式,Server中為電壓驅動方式,Adapter中為電流驅動方式) 2)专用配套的低导通电阻功率MOSFET还未投放市场； 3)还未采用MOSFET并联肖特基二极管以降低寄生二极管的导通损耗 (目前大功率的全橋電路,如PS-3701-1,PS-4731-1C,PS-2142-1D的 同步整流電路中都有此二極管出現) 4)在产品设计中没有解决分布电感对MOSFET开关损耗的影响。
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傳統整流方式與同步整流比較
SI-SBD用作輸出整流二極管時 用作輸出整流二極管時Pf/Po於Vo的關係 的關係(Vdf=0.4V) 用作輸出整流二極管時 於 的關係
Vo(V) Pf/Po(%) Vo(V) Pf/Po(%)
5 8 3.3 3
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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。