反激式转换器的同步整流
发布时间:2008/10/9 0:00:00 访问次数:794
同步整流这种整流技术特别适用于低压大电流的整流输出场合。当然,反激式转换器适用在较小功率的(如100w)开关电源场合,在使用同步整流技术后可以达到几十安或上百安的低压输出电流。
在变压器次级电路将整流二极管换成导通电电阻fon小的功率mosfet以后,就构成了如图1所示的同步整流电路。下面以电感电流不连续(即能量完全传递)工作模式(dcm)为例进行说明,图2为dcm模式的工作波形。
图1 带同步整流的反激式转换器电路
在控制电路中,同步整流采用功率mosfet管后,由于这种管具有双向导电的特性,为了防止次级电流逆流,必须在电流达到零时(即t=t3)或零过后一个很短的时间里,关断vsr。为了测量零电流点必须增加一个电流检测环节。该环节由w1、w2两个绕组构成如图3(a)所示。w1是初级绕组,w2是次级绕组,并用w2上得到的感应电压来驱动功率mosfet管vsr。形成电流自驱动的同步整流电路。当次级整流工作时,绕组w1使w2的感应电压提供给vsr开通。当电流反向时,绕组w1使w2的感应电压提供给vsr关断。
图2 dcm模式的工作波形
图3 电流自驱动反激式转换器同步整流零电流检测电路
在t=t3时刻vsr关断后次级电流谐振,其谐振阻抗为z
式中 lm—励磁电感(nh);
c一等效电容(nf),n为匝数比。
这种驱动电路是要消耗能量的,为了减小这种损耗,电流检测绕组上的压降必须尽可能得低。在实际电路中-般要达到整波管压降的1/10。比如在图3中,如果usr=0.1 v,则ucs要在0.01 v左右。而vsr的驱动电压至少要5v,这样会导致w2和w1的匝数比非常大。这不仅使电流检测装置非常笨重,而且还会增大漏感,影响到同步整流管的迅速开通。
为了降低能量损耗,可以采用有能量反馈功能的电流检测环节如图3(b)所示。图中通过w3、w4绕组把能量反馈到输出电压lj。中,其工作过程如下。
在反激区间,绕组w,流过的电流折算到绕组w2上的电流给vsr的门极电容充电,当门极电压ugs折算到w3上的电压等于u。时,二极管d1导通并且把能量从绕组w1传递到直流源u。。适当地设计绕组w1、w2和w3的匝数比,vsr的驱动电压就不会随着输人电压的变化而变化。当流经vsr的电流降到零并且要反向时,二极管dy关断,砀开通进行磁复位。vsr的门极电压为负,从而被关断。因此没有反向电流流过vsr。在这种电流驱动的电路中,vsr的特性就像一个理想的二极管一样。
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同步整流这种整流技术特别适用于低压大电流的整流输出场合。当然,反激式转换器适用在较小功率的(如100w)开关电源场合,在使用同步整流技术后可以达到几十安或上百安的低压输出电流。
在变压器次级电路将整流二极管换成导通电电阻fon小的功率mosfet以后,就构成了如图1所示的同步整流电路。下面以电感电流不连续(即能量完全传递)工作模式(dcm)为例进行说明,图2为dcm模式的工作波形。
图1 带同步整流的反激式转换器电路
在控制电路中,同步整流采用功率mosfet管后,由于这种管具有双向导电的特性,为了防止次级电流逆流,必须在电流达到零时(即t=t3)或零过后一个很短的时间里,关断vsr。为了测量零电流点必须增加一个电流检测环节。该环节由w1、w2两个绕组构成如图3(a)所示。w1是初级绕组,w2是次级绕组,并用w2上得到的感应电压来驱动功率mosfet管vsr。形成电流自驱动的同步整流电路。当次级整流工作时,绕组w1使w2的感应电压提供给vsr开通。当电流反向时,绕组w1使w2的感应电压提供给vsr关断。
图2 dcm模式的工作波形
图3 电流自驱动反激式转换器同步整流零电流检测电路
在t=t3时刻vsr关断后次级电流谐振,其谐振阻抗为z
式中 lm—励磁电感(nh);
c一等效电容(nf),n为匝数比。
这种驱动电路是要消耗能量的,为了减小这种损耗,电流检测绕组上的压降必须尽可能得低。在实际电路中-般要达到整波管压降的1/10。比如在图3中,如果usr=0.1 v,则ucs要在0.01 v左右。而vsr的驱动电压至少要5v,这样会导致w2和w1的匝数比非常大。这不仅使电流检测装置非常笨重,而且还会增大漏感,影响到同步整流管的迅速开通。
为了降低能量损耗,可以采用有能量反馈功能的电流检测环节如图3(b)所示。图中通过w3、w4绕组把能量反馈到输出电压lj。中,其工作过程如下。
在反激区间,绕组w,流过的电流折算到绕组w2上的电流给vsr的门极电容充电,当门极电压ugs折算到w3上的电压等于u。时,二极管d1导通并且把能量从绕组w1传递到直流源u。。适当地设计绕组w1、w2和w3的匝数比,vsr的驱动电压就不会随着输人电压的变化而变化。当流经vsr的电流降到零并且要反向时,二极管dy关断,砀开通进行磁复位。vsr的门极电压为负,从而被关断。因此没有反向电流流过vsr。在这种电流驱动的电路中,vsr的特性就像一个理想的二极管一样。
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