同步整流技术(3)

介绍开关电源的同步整流技术

数情况下工作低于备用模式，长期轻载运行。要求DC-DC变换器具有如下特征：a)负载变化的整个范围内效率高。b)输出电压低（CMOS电路的损耗与电压的平方成正比，供电电压低，则电路损耗小）。c)功率密度高。为了迎合这这种发展，一种比较简洁的解决方案是提高模块的开关频率，但在频率提高以后，同步整流电路的优点逐渐减弱。从上面的介绍我们可以看出，同步整流电路通过一定的处理虽然可以满足a)，但频率增加以后，MOS管整流河肖特基二极管整流的损耗发生了很大变化。图2和图3是一些学者做出的同步整流电路和一般肖特基二极管整流电路效率对比曲线的仿真结果。

试验条件：

输入电压Vin=5V

输出电压Vout=2.0V

BUCK开关管为P沟道MOSFET，Rdson=29mΩ，Qs=22.5nC，Vgs=5V，开关时间tr=20ns，tf=30ns

采用的肖特基二极管的参数Vf=0.3V@3Apk Tj=75ºC，If(AV)max=3A

同步整流电路中的续流管为N沟道MOSFET，Rdson=18mΩ，Qs=22.5 nC，开关时间tr=15ns，tf=30ns

同步整流电路两路驱动的死区时间为60ns

纹波电流和平均电流之间的比值为50%-60%。

电路拓扑：

介绍开关电源的同步整流技术

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72效率[%]

0.1

0.2

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0.5

0.6

0.7

0.8

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1.1

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1.4

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1.8

1.92

fs[MHz]

图2 同步整流电路和采用肖特基二极管电路效率随频率的变化曲线

图2中，ηs（i，10，2）s代表同步整流电路，i表示开关频率，10表示输出电流，第三项表示主开关和同步整流开管并联的MOS管数量。从上表可以看出，采用同步整流电路在电流大于10A，开关频率大于700KHZ以后于普通的肖特基尔基二极管整流电路相比效率要低。在开关频率低于800KHZ的场合，采用同步整流电路具有更好的表现。

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图3 同步整流电路和肖特基二极管整流电路在不同在不同负载下效率曲线

图2表明了在同步整流电路和肖特级二极管整流电路中，随着负载变化效率的变化情况，我们可以看出，在1.5MHz的开关频率，在全负载范围内，肖特基二极管整流电路比同步整流电路具有更高的效率，在600KHz的开关频率，电流小于9A时采用同步整流电路具有更高的效率，当电流大于9A时，采用肖特基二极管整流具有更高的效率。

另外也有研究表明，如果模块的占空比减小，采用同步整流电路与普通肖特基二极管整流电路效率分割点的频率和电流也会呈上升的趋势。反过来，分割点的频率和电流