低电压大电流同步整流技术的现状及发展

图7能量恢复电流驱动同步整流技术

低电压大电流同步整流技术的现状及发展

图4谐振同步整流技术

收”了，变压器次级产生的正弦波能通过Cs和MOSFET（Q1、Q2）的寄生电容，从而减少了同步整流器的损耗。（其中Cgd、Cgs、Cds分别是MOSFET管的门?漏、门?源以及漏?源极之间的寄生电容）。

4外驱动（电压驱动型）同步整流技术[1]

外驱动同步整流技术中MOSFET的驱动信号需从附加的外驱动电路获得。为了实现驱动同步，附加驱动电路须由变换器主开关管的驱动信号控制。如图5所示。为了尽量减少负载电流流过寄生二极管的时间，须使次级中的两MOSFET能在一周期内均衡地轮流导通，即两个MOSFET的驱动信号的占空比为50％的互补驱动波形。外驱动电路可以提供精确的时序，以达到上述要求。但为了避免两MOSFET同时导通而引起的次级短路现象，应留有一定的死区时间。虽然外驱动同步整流比起传统的自驱动同步整流具有较高的效率，但它却要求附加复杂的驱动电路，而且会带来驱动损耗。特别在开关频率较高时，驱动电路的复杂程度和成本都较高，因此外驱动同步整流技术并不适用于开关频率很高的变换器。

5电流驱动同步整流技术

电流驱动同步整流是通过检测流过自身的电流来获得MOSFET驱动信号[3]，如图6所示。MOSFET在流过正向电流时导通，在电流为零时关断，使反向电流不能流过MOSFET[7]。整流器就和二极管一样只能单向导通，于是它的使用就像二极管整流器一样，可应用在各类变换器拓扑电路中，而不像电压驱动型同步整流技术，对不同的变换器拓扑需要不同的驱动电路或结构。因此电流驱动同步整流器是十分有发展前景的。但是，电流驱动同步整流技术中由检测电流而造成的功率损耗很大，影响了它的应用。

为了解决检测电流所引起的高损耗问题，提出了如图7所示电路[7]。该电路将电流检测的损耗部分能量送到输出端，使得电流检测损耗的能量得到一定的减少，从而较大地提高了效率[7]，为电流驱动同步整流技术得到广泛的应用奠定了基础。

6使用同步整流技术的一些问题

同步整流技术的基础是应用MOSFET替代二极管整流器，但MOSFET如用为开关时具有双向导通的特性[5]。这一特性使得含有同步整流技术的变换器的使用产生了下述问题。

1）具有同步整流技术的变换器的并联运行问题

同步整流技术一般应用在低电压大电流（一般要达到几十安培甚至上百安培）情况下，因而往往将多个具有同步整流技术的变换器并联使用。但具有同步整流技术的变换器在并联使用时遇到了如下问题。

——反向电流问题

当并联的两个变换器的输出电压不同，且差值达到一定值时，输出电压低的变换器的输出电流将反向，输出电压较高的变换器就需要既提供负载电流又为输出电压低的变换器供电，从而加大了输出电压高的变换器的负荷[5]，结果便没有达到并联变换器增大负载电流的目的。

图5外驱动同步整流技术

图8输出电压低的变换器等效电路图

——自振荡问题

当并联的变换器输出电压不同，且相差很大时，电压小的变换器的PWM信号的占空比被电压反馈控制器置零,电压大的变换器相当于一个DC电源向电压小的变换器供电，此时电压小的变换器等效电路如图8所示。图中虚线框内部分与一个交叉耦合振荡器结构相当，于是在这个变换器中发生自振荡现象[5][6]。这样的自振荡会在MOSFET中产生电压应力，使MOSFET性能降低，并且会给其它与其并联的变换器输出带来谐波干扰[5]。

2）轻载问题

在轻载条件下，使用传统的二极管整流器的变换器会进入电流不连续工作模式（DCM），但对于使用了同步整流技术的变换器，由于MOSFET的双向导通性，使得负载电流继续反向流过输出电感，并形成环路电流，造成了多余的损耗，限制了变换器在轻载条件下实现高效率。

上述问题都是对应用电压驱动同步整流技术的变换器而言的，因而应用了电压驱动同步整流技术的变换器在并联使用时较复杂，需要使用各种较复杂的附加电路来控制，以避免MOSFET反向导通，并要面对轻载时的低效率问题。具有电流驱动同步整流技术的变换器，由于电流驱动同步整流是单向导通的，因此不会出现上述问题。只要适当调节各变换器的参数，就可以很方便地并联使用了。

7结语

在各种同步整流技术中，自驱动电压型同步整流技术的驱动方式最简单，利用其它技术（如谐振技术，有源嵌位等）完善后也能达到很好的效果，并可在各种高低频情况下使用，可见通过继续开发和利用新技术来完善的自驱动同步整流技术将很有竞争力。外驱动电压型同步整流技术在提高效率方面效果较好，但驱动复杂，成本较高，且不适于高频应用，缺乏吸引力。电流驱动