MOSFET同步整流|圖文干貨-KIA MOS管

MOSFET同步整流技術

1.同步整流正激變換器

MOSFET 同步整流

圖1給出的是一種電壓自驅動同步整流正激變換器，圖1中兩個與變壓器耦合的分離輔助繞組N4、N5用來分別驅動兩個同步整流管 S201 、 S202。

當主開關管導通時，變壓器副邊繞組上正下負，S201柵極電壓為高，導通整流；主開關管截止時，副邊繞組下正上負，續流S202柵極為高，導通續流。

正激變換器中，同步整流S201的運行情況與變壓器磁復位方式有關。如果采用如圖1所示的輔助繞組復位電路，在復位結束過程之后，變壓器電壓保持為零的死區時間內，輸出電流流經續流同步整流管S202，但是S202柵極無驅動電壓，所以輸出電流必須流經S202 的體二極管。

MOSFET體二極管的正向導通電壓高，反向恢復特性差，導通損耗非常大，這就使采用 MOSFET整流的優勢大打折扣，

為了解決這一問題，較為簡單的做法是在S202的漏極和源極之間并聯一個肖特基二極管D201在S202截止的時間內，代替S202的體二極管續流，這一方法增加的元件不多，線路簡單，也很實用。

為了優化驅動波形，可以采用分離的輔助繞組來分別驅動兩個同步整流管，比起傳統的副邊繞組直接驅動的同步整流變換器來說，這種驅動方式無工作電流通過驅動繞組，

因此不需要建立輸出電流的時間，MOSFET能夠迅速開通，開通時的死區時間即體二極管導通的時間減少了一半。另一方面驅動電壓不只局限于副邊電壓，可以通過調整輔助線圈來得到合適的驅動電壓。

輕載條件下的同步整流

對于正激變換器，在主開關管截止的時間里，輸出電流是靠輸出儲能電感里的能量維持的，因此變換器有兩種可能的運行情況：電感電流連續模式( CCM， continuous current mode) 和電感電流斷續模式(DCM，discontinuous current mode)。

2.電感電流連續模式 CCM

MOSFET 同步整流

當負載電流較大時，電感電流在整個周期內都不會下降到零，每個開關周期可以分為兩個階段，在t1階段，S201導通，S202截止，電感兩端的電壓為Vs一Vo( 其中，Vs為變壓器副邊繞組電壓，Vo為變換器輸出電壓 )，電感電流持續上升；t2階段，S201關斷，S202導通，電感兩端電壓為-Vo，電感電壓持續下降。

穩態時，一個開關周期內，濾波電容C的平均充電電流與放電電流相等，故變換器輸出的負載電流平均值Io就是iL的平均值，由于負載電流較大，電感電流iL在整個周期中都不會下降至零，電感電流方向不發生變化，如圖 2( a) 所示。

當負載電流Io減小時，ILmax和ILmin，都減小，當負載電流Io減小到使ILmin在Toff結束時恰好為零，2(b) 所示，此時的負載電流稱之為臨界電流

MOSFET 同步整流