各种电路拓朴的同步整流技术

3
3
3
C43 0805 102/100V
3
3
3
C44 0805 102/100V
R29
R30
R31
0603
0603
0603
4.7R
4.7R
4.7R
R32
R33
R34
0603
0603
0603
4.7R
4.7R
4.7R
C35
C36
C37
C38
C39
C40
C41
C42
106/50V 106/50V 106/50V 106/50V 106/50V 106/50V 106/50V 106/50V
检测栅驱动技术等）。
控制IC方式的同步整流
IR1167
主要特色有： * 适应反激变换器的DCM，CRM及CCM三种模式工
作。适应LLC式半桥。 * 最高500KHz工作频率。 * 2A源出5A漏入的输出驱动的能力。 * 栅驱动输出电压在10.7V到14.5V。 * Vcc电压从11.3V到20V。 * 50ns关断比例延迟。 * 直接检测MOSFET的源漏电压。
0603
33R 33R 33R
105/16V
VSS 7
C32 0805 2
471/100V
Trans4
LI 6
LR 8 LO HI 5 UCC27200
1 3
2 1
3 2 1
3 2 1
3 2 1
3 2 1
3 2
1
D3 3 Q1 2
1N4148
R8
0603 PBSS4350 VCC
2K
L4 18uH Inductor Iron Dot
此外，该器件还利用箝位 MOSFET 的漏-源极电阻来检测输 出电感器电流，从而在电感器电流 出现反向时关断 MOSFET。另 外，如果电源电压过低，则 LTC3900 还将关断驱动器。
控制IC方式的同步整流
SIP11203/4
SIP11203/04的主要特点如下： • 非常高的驱动能力，源出2.2，
1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210
VOUT-
VOUT-
U5
VREF R35
1 VADJ VDD 16
半桥拓朴的同步整流电路
2.2，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 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。
1，前言
• 从二十世纪末，由于MOSFET技 术大幅度进步，使得MOSFET的 导通电阻已经达到低于2mΩ， 开关速度小于20ns。
SIR404DP
• 有的使用氮化镓场效应晶体管 (eGaN FET)器件并没有体二极管 反向恢复(QRR),这使得DC/DC变 换器中只要采用同步整流技术， 初级即使不用软开关技术，也能 给开关电源效率带来了巨大的提 升。效率提升的百分点高达 3%~8%，比软开关技术带来的效 率提升要高得多，而且没有多少 专利技术的限制。
LM5046的同步整流电路
具有同步整流驱动信号的PWM-IC
混合式同步整流
具有同步整流驱动信号的PWM-IC
混合式同步整流
VIN1+ T1
1 TRANS 1:60 2
4
R11 1206 47R
2
1
3
D11 SS110VDD
U3 1 VDD
CS
C31
0603
105/16V 7 VSS
6 LI
HO 3 UL
2.1，自驱动同步整流
1，这是最早的方法，也是最简单和成 本最低廉的技术。
2，在输入电压典型值附近工作时，效 果十分明显，在高端时，效率变差而且 容易损坏MOSFET。
3，有的自驱动同步整流电路受输入输 出电压的限制。
自驱动同步整流
反激
单晶正激
推挽
反激、单晶正激、推挽拓朴 的自驱动同步整流电路
自驱动同步整流
各种拓朴的同步整流技术
龚斌 gongbin2008168@
15110011691 电源网第二十一届技术交流会
内容简要
1，前言
2，同步整流 的分类（根据 驱动方式）
3，总结
2.1自驱动同步 整流
2.2辅助绕组驱 动的同步整流
2.3控制IC方式 的同步整流
2.4具有同步整 流驱动信号的
PWM-IC
或者把PWM-IC放在二次侧，经过 MOSFET驱动器去驱动同步整流的 MOSFET。
具有同步整流驱动信号的PWM-IC
LTC3806反激的同步整流电路
具有同步整流驱动信号的PWM-IC
LM5039的同步整流电路
半桥拓朴的同步整流电路
具有同步整流驱动信号的PWM-IC
LM5039的同步整流电路
半桥拓朴的同步整流电路
具有同步整流驱动信号的PWM-IC
ISL6752的同步整流电路
具有同步整流驱动信号的PWM-IC
倍流整流的同步整流电路
具有同步整流驱动信号的PWM-IC
ISL6752的倍流整流同步整流电路
具有同步整流驱动信号的PWM-IC
ISL6754
具有同步整流驱动信号的PWM-IC
3
R19 R20 R21
R22 R23 R24
0805 0805 0805
0805 0805 0805
2
2
2
2
2
2
Q10
Q11
Q12 33R 33R 33R
Q13
Q14
Q15 33R 33R 33R
1 SI7178 1 SI7178 1 SI7178
1 SI7178 1 SI7178 1 SI7178
3
3
R14 0603 2.2R
2
2
Q8
Q9
SI7164 1 SI7164
3
3
R27 0603 2.2R
2
1 R15 0603 2.2R
1 R28 0603 2.2R
1
T2
U4 UR 3 HO
2 C34
HB
0603
105/16V
RHS 4 HS
VDD
VDD
1 C30
R16 R17 R18 0805 0805 0805
C19 C20 D4 C21
1206 0603 D Zener12V 1206
22uF/16V 104/25V
22uFห้องสมุดไป่ตู้16V
D5 STPS30120
D6 STPS30120
D7 STPS30120
D8 STPS30120
D9 STPS30120
D10 STPS30120
L5 Inductor Iron Dot 18uH
有源箝位拓朴的同步整流电路
Vin=18V,Vo=5V,续流管漏极波形
有源箝位正激拓朴的同步整流实用电路（VO=3.3V）
Vin=36V,Vo=5V,续流管漏极波形
自驱动同步整流
有源箝位拓朴的同步整流电路
有源箝位正激拓朴的同步整流实用电路（VO=5V）
自驱动同步整流
有源箝位拓朴的同步整流电路
ＰＣＢ
L6 Inductor Iron Dot 18uH
4
VOUTVOUT+
C22
C23
C24
C25
C26
C27
C28
C29
106/50V 106/50V 106/50V 106/50V 106/50V 106/50V 106/50V 106/50V
1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210
实物图
自驱动同步整流
有源箝位拓朴的同步整流电路
VO=5V，IO=0A
VO=5V，IO=3A
1通道为续流MOSFET的驱动波形 2通道为续流MOSFET的漏极波形 3通道为整流MOSFET的驱动波形 4通道为整流MOSFET的漏极波形
自驱动同步整流
半桥拓朴的同步整流电路
PMOS
PMOS
自驱动同步整流
辅助绕组驱动的同步整流
单晶正激 单晶正激
反激
单晶正激
推挽
续流开关管栅极波形
辅助绕组驱动的同步整流
Q5，Q5A的D，S需对调
双晶正激，PFC之后390VDC输入，12VDC输出
辅助绕组驱动的同步整流
全桥拓朴，PFC之后390VDC输入，12VDC输出
辅助绕组驱动的同步整流电路
初级为全桥拓朴的同步整流(BUS Converter)
在36V-60V转12V、500KHZ降压转换器， 氮化镓与MOSFET器件的效率比较。
前言
同步整流技术在使用上面早已 不再局限于2.5V、3.3V、5V这些低 输出电压领域，现在上至12V， 15V，19V，24V至28V以下输出，几 乎都在使用同步整流技术。 下面我就来介绍和分析各种同步 整流技术的优、缺点及其实现方法。
反激拓朴的同步整流电路
电流型自驱动
自驱动同步整流
反激拓朴的同步整流电路
ＰＣＢ
实物图
自驱动同步整流
反激拓朴的同步整流电路
电流型自驱动
自驱动同步整流
反激拓朴的同步整流电路
电流型自驱动
自驱动同步整流
正激拓朴的同步整流电路
双晶正激拓朴的同步整流实用电路（初级侧输入电压为PFC之后390VDC）
自驱动同步整流
控制IC方式的同步整流
由UCC24610作LLC谐振半桥同步整流的电路
控制IC方式的同步整流
倍压整流电路
倍压同步整流电路
LLC拓朴的同步整流电路
控制IC方式的同步整流
由UCC24610作LLC谐振半桥同步整流的电路
控制IC方式的同步整流
LTC3900
LTC3900通过一个脉冲变压器 接受来自主端控制器的脉冲同步信 号。 拥有一整套用于外部 MOSFET 的保护功能。它内置了 一种可编程超时功能，当同步信号 丢失或错误时，该功能将停用两个 驱动器。
2.3，控制IC方式的同步整流
为了提高驱动同步整流MOSFET的效 果，从而设计了各种模式的同步整流的 控制驱动IC。
1，控制IC驱动技术能克服自驱动技术的所带来的局限性。 2，减少或消除体二极管导通，使用精确时间控制电路可
减小反向恢复损耗。 3，栅驱动电压可设置在最佳电平以使RDS（ON）最小。 4，可以更加智能化控制（轻载时关掉同步整流驱动，预
馈）。 3，真正的远端采样
差分放大器。 4，过热 / 过压保护。 5，平均电流限制
非常适合于电池 充电应用。
2.4，具有同步整流驱动信号的PWM-IC
在初级侧电路中，PWM-IC输出的 同步整流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。
漏入4A。 • 接受初级侧给出的同步信号，
并能调节同步驱动信号的延迟。 • 电源起动及关断过程中完整的
控制。 • 内含误差放大器及1.225V基准
电压源。 • 输出过压保护。 • 反馈光耦的驱动。
控制IC方式的同步整流 SIP11203/4
控制IC方式的同步整流
LTC3766
1，同步整流驱动。 2，电压反馈（磁反
控制IC方式的同步整流
IR1167反激同步整流电路
控制IC方式的同步整流
IR1167 LLC同步整流电路
控制IC方式的同步整流
IR1168
IR1168 LLC同步整流电路
控制IC方式的同步整流
NCP4303
其主要特点如下： · 能用于各种拓朴，诸如反激(CCM，DCM，QR)、正激、半桥及 LLC电路的同步整流控制。 ·工作电压范围从10.4V~28V，最高30Ｖ。 ·精确的二次侧零电流检测技术，零电流检测端能耐压到 200V。 ·自动的用寄生电感补偿输入。 ·典型40nS关断延迟，从电流检测输入到驱动输出。 ·具有禁止输入，进入待机或低功耗工作模式。 ·可调独立于VCC水平的最小导通/关断时间。 ·5A/2.5A峰值电流漏入，源出水平。 ·栅驱动电压内部箝制为12V（NCP4303A）或6V（NCP4303B）。 ·低的起动及待机电流。 ·最高工作频率可达500KHZ。
控制IC方式的同步整流
NCP4303A用于反激的同步整流电路
控制IC方式的同步整流
NCP4303B用于LLC的同步整流电路
控制IC方式的同步整流
UCC24610
主要特色如下： *高达600kHz工作频率； *VDS MOSFET检测； *1.6Ω漏入、2.0Ω源出的栅驱动阻抗； *自动轻载管理； *可以从休眠和轻载模式下同步唤醒； *可调输入的保护特色； *20ns典型的关断比例延迟； *可以直接从5V输出电压供电；
控制IC方式的同步整流
UCC24610反激同步整流电路
UCC24610
控制IC方式的同步整流
UCC24610反激同步整流电路
VO=5V
控制IC方式的同步整流
PCB
实物图
控制IC方式的同步整流
UCC24610 用于正激电路中做同步整流的电路
控制IC方式的同步整流
UCC24610 用于有源箝位电路中做同步整流的电路
HB
2 C33
0603
105/16V
HS 4 LHS
5 HI LO 8 LL UCC27200
2
Q2
Q3
1 SI7164 1 SI7164
3
R12
R13
3
0603
0603
2.2R
2.2R
2
2
Q6
Q7
1 SI7164 1 SI7164
3
R25
R26
3
0603
0603
2.2R
2.2R
2
2
Q4
Q5
SI7164 1 SI7164