各种电路拓朴的同步整流技术
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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
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。
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。
C19 C20 D4 C21
1206 0603 D Zener12V 1206
22uF/16V 104/25V
22uF/16V
D5 STPS30120
D6 STPS30120
D7 STPS30120
D8 STPS30120
D9 STPS30120
D10 STPS30120
L5 Inductor Iron Dot 18uH
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
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；
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
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
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。
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
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
来自百度文库
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
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
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。
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
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。
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
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)
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
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。
各种拓朴的同步整流技术
龚斌 gongbin2008168@163.com
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
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
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
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，
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
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
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。
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
1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210
VOUT-
VOUT-
U5
VREF R35
1 VADJ VDD 16
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
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
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。
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。
C19 C20 D4 C21
1206 0603 D Zener12V 1206
22uF/16V 104/25V
22uF/16V
D5 STPS30120
D6 STPS30120
D7 STPS30120
D8 STPS30120
D9 STPS30120
D10 STPS30120
L5 Inductor Iron Dot 18uH
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
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；
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
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
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。
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
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
来自百度文库
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
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
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。
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
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。
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
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)
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
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。
各种拓朴的同步整流技术
龚斌 gongbin2008168@163.com
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
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
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
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，
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
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
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。
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
1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210 1210
VOUT-
VOUT-
U5
VREF R35
1 VADJ VDD 16
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