同步整流反激變換器應(yīng)用電路詳解 —電路圖天天讀（119）

　　隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)在人們生活中的不斷滲透，電子產(chǎn)品的數(shù)量不斷增加。其能量消耗已大大超過了人們生活中照明所用的能源。國家能源局預(yù)測，2010 年全國電力需求，可能將達(dá)到4 萬億kWh 左右，增長的速度超過2009 年8%或者9%。全國電力需求增長速度非?？欤l(fā)電量增長有限，中國面臨嚴(yán)重的電力短缺問題。節(jié)約能源可以顯著減少所需的電能，同時減少發(fā)電廠數(shù)量，減少發(fā)電廠排放的廢氣廢水和灰渣對環(huán)境的污染。而電源是節(jié)約能源的重要環(huán)節(jié)。

　　開關(guān)電源，它是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過控制開關(guān)通斷的時間比率來維持輸出電壓穩(wěn)定的一種電源，廣泛應(yīng)用在諸如計算機、電視機、攝像機等電子設(shè)備上。反激變換器具有電路簡單、輸入輸出電壓隔離、成本低、空間要求少等優(yōu)點，在小功率開關(guān)電源中得到了廣泛的應(yīng)用。但輸出電流較大、輸出電壓較低時，傳統(tǒng)的反激變換器，次級整流二極管通態(tài)損耗和反向恢復(fù)損耗大，效率較低。同步整流技術(shù)，采用通態(tài)電阻極低的專用功率MOSFET來取代整流二極管。把同步整流技術(shù)應(yīng)用到反激變換器能夠很好提高變換器的效率。

　　同步整流反激變換器原理

　　反激變換器次級的整流二極管用同步整流管SR 代替，構(gòu)成同步整流反激變換器，基本拓?fù)淙鐖D1（a）所示。為實現(xiàn)反激變換器的同步整流，初級MOS 管Q 和次級同步整流管SR 必須按順序工作，即兩管的導(dǎo)通時間不能重疊。當(dāng)初級MOS 管Q 導(dǎo)通時，SR 關(guān)斷，變壓器存儲能量；當(dāng)初級MOS 管Q 關(guān)斷時，SR 導(dǎo)通，變壓器將存儲的能量傳送到負(fù)載。驅(qū)動信號時序如圖1（b）所示。在實際電路中，為了避免初級MOS 管Q 和次級同步整流管SR 同時導(dǎo)通，Q 的關(guān)斷時刻和SR 導(dǎo)通時刻之間應(yīng)有延遲；同樣Q 的導(dǎo)通時刻和SR 的關(guān)斷時刻之間也應(yīng)該有延遲。

　　圖1 同步整流反激變換器

　　同步整流管的驅(qū)動

　　SR 的驅(qū)動是同步整流電路的一個重要問題，需要合理選擇。本文采用分立元件構(gòu)成驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)較簡單、成本較低，適合寬輸入電壓范圍的變換器，具體驅(qū)動電路如圖2 所示。SR 的柵極驅(qū)動電壓取自變換器輸出電壓，因此使用該驅(qū)動電路的同步整流變換器的輸出電壓需滿足SR 柵極驅(qū)動電壓要求。

　　圖2 驅(qū)動電路

　　該驅(qū)動電路的基本工作原理：電流互感器T2 與次級同步整流管SR 串聯(lián)在同一支路，用來檢測SR 的電流。當(dāng)有電流流過SR 的體二極管，則在電流互感器的二次側(cè)感應(yīng)出電流，該電流通過R1 轉(zhuǎn)變成電壓，當(dāng)電壓值達(dá)到并超過晶體管Q1 的發(fā)射結(jié)正向電壓時，Q1 導(dǎo)通，達(dá)到二極管VD 導(dǎo)通電壓時，VD 導(dǎo)通對其箝位。晶體管Q1 導(dǎo)通后，輸出電壓通過圖騰柱輸出電路驅(qū)動SR 開通。當(dāng)SR 中的電流在電流互感器二次側(cè)電阻R1 上的采樣電壓降低到Q1 的導(dǎo)通閾值以下時，Q1 關(guān)斷，SR 關(guān)斷。

　　SR 為同步整流管，用來代替整流二極管；T2 為電流互感器，用來檢測通過SR 的電流，當(dāng)有電流流過SR 的體二極管，則在電流互感器的二次側(cè)感應(yīng)出電流；R1 用來將互感器二次側(cè)感應(yīng)出的電流轉(zhuǎn)變成電壓，同時R1 的值決定同步整流管開通和關(guān)斷時電流互感器二次側(cè)電流大??；C1 和二極管VD 用來對互感器二次側(cè)的電壓進行濾波和箝位；偏置電阻R2，下拉電阻R3 和晶體管Q1 構(gòu)成開關(guān)電路，利用Q1 的飽和截止，實現(xiàn)同步整流管SR 的導(dǎo)通和關(guān)斷；Q2 和Q3 構(gòu)成圖騰柱輸出電路，提供足夠大的電流，使SR 柵源極間電壓迅速上升到所需要值，保證SR 能快速開通。同時為SR 關(guān)斷時提供反向抽取電流回路，加速SR 關(guān)斷。