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同步整流器探讨

同步整流器探讨
[red][本专题由 尹工 主持][/red]
发起此专题,旨在抛砖引玉,(说得不对,大家尽管砸砖)
如大家所知:目前的系统对电源的要求日趋低压、大电流化,开关电源中普通整流管(包括肖特基)的导通压降越来越不可忽视地影响着开关电源的效率,也进一步影响着整机的可靠性.而利用低压、低沟道电阻、逻辑电平、低电荷的功率MOS管做的同步整流器便应运而生...
我认为目前的同步整流主要分自驱动型和外驱动型两类,而自驱动型又分为电压型和电流型两种.
其中外驱动型是以外部驱动信号(如驱动开关管的PWM波,经驱动变压器产生)来驱动MOS管,做同步整流管
电压型自驱动同步整流电路简单,驱动信号多直接取自主变压器(暂不上传电路图,如有大侠需要,俺在传不迟),主要用于反激电路(几乎无太大的续流电流)及正激电路(整流管与续流管是分开的,可分别设置同步整流管和同步续流管),而不适用于双端模式电源(其整流管应兼有续流功能)
本人认为电流型自驱动同步整流电路较复杂,但驱动同步性好(说俗点:该通肯定通;该关马上关),除纯直流场合没有优势外,只要该用低压整流管的场合,都可以直接使用.具体电路如下图:其中嵌位到15V固定电压的目的是:
1:在较宽的负载电路范围内,保证有足够但不过高的栅极驱动电压
2:电流互感器的多余能量不被白白消耗掉.500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1063121664.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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ridgewang
LV.8
2
2003-09-10 09:08
我有一个异想天开的想法
整流器件实在是讨厌,要考虑压降还要考虑振铃.能不能设计一种电路而不要整流器件(就用导线).比如在正激中,想法使初级电压不反向,这样次级的整流二极管就可拿掉.当然续流二极管还在.
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sukel
LV.5
3
2003-09-10 09:37
这个题目不错!
应该有很多内容哦,比如开关换向与电路电感的关系等
建议楼主把正激和反激的自激电路贴出来,大家在看看!
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尹工
LV.5
4
2003-09-10 09:42
@ridgewang
我有一个异想天开的想法整流器件实在是讨厌,要考虑压降还要考虑振铃.能不能设计一种电路而不要整流器件(就用导线).比如在正激中,想法使初级电压不反向,这样次级的整流二极管就可拿掉.当然续流二极管还在.
哈哈!我倒!咣当...
初级加直流,电压就不反向了...
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ridgewang
LV.8
5
2003-09-10 09:47
@尹工
哈哈!我倒!咣当...初级加直流,电压就不反向了...
哈哈哈哈
没准以后还真有这样的电路啊.伊兄讲讲自驱动如何?
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尹工
LV.5
6
2003-09-10 10:24
@ridgewang
哈哈哈哈没准以后还真有这样的电路啊.伊兄讲讲自驱动如何?
呵呵,那个字不好认吧?俺姓尹(YIN)
所谓自驱动,就是开关管利用自身所承受的电压或电流使自己导通或关闭.俺一会再发两张电压型自驱动的图上来...
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尹工
LV.5
7
2003-09-10 10:26
用于反激的电压型自驱动同步整流最简单...
如图500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1063160804.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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尹工
LV.5
8
2003-09-10 10:29
用于正激的同步整流及同步续流:
如图:500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1063160982.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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呆头鹅
LV.7
9
2003-09-10 10:32
反激同步整流有量产的东东吗?
mos管的关断延时怎么处理?
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cmg
LV.9
10
2003-09-10 10:54
@尹工
用于反激的电压型自驱动同步整流最简单...如图[图片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1063160804.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
兄弟,最简单吗?
什么东西都不要想当然.你实验一下这个电路,95%的可能是炸掉,5%的可能起不了机.总之不会工作.
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lll
LV.5
11
2003-09-10 10:59
@cmg
兄弟,最简单吗?什么东西都不要想当然.你实验一下这个电路,95%的可能是炸掉,5%的可能起不了机.总之不会工作.
是否是这个意思
开关管导通前整流MOS的关断不好处理
请教cmg,都有什莫处理方法?
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lll
LV.5
12
2003-09-10 11:01
@尹工
用于正激的同步整流及同步续流:如图:[图片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1063160982.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
C1干什莫用?
死区吗?
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cmg
LV.9
13
2003-09-10 11:41
@尹工
用于正激的同步整流及同步续流:如图:[图片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1063160982.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
这种电路也要非常小心的设计.
特别是输出电压较高时,如5V,带重载突然关断时Q4很容易烧毁,这基本上是一个原理电路,非实用电路.
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sukel
LV.5
14
2003-09-10 13:41
@cmg
兄弟,最简单吗?什么东西都不要想当然.你实验一下这个电路,95%的可能是炸掉,5%的可能起不了机.总之不会工作.
热烈期望CMG大师给个可应用的原理图!!!
以前很多讨论都没实际深入的意义,热烈要求老师上课!
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allin
LV.5
15
2003-09-10 14:59
@尹工
用于反激的电压型自驱动同步整流最简单...如图[图片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1063160804.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
肯定不能工作!
flyback的同步整流最麻烦!单靠一两个器件不行的!
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allin
LV.5
16
2003-09-10 15:05
@lll
C1干什莫用?死区吗?
完整的图!
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1063177508.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

控制信号由次级产生.两个OptiMOSQ19和Q19A是并联的,它们共同提供“低态”PWM的续流电流通道.而OptiMOSQ21则作为串联整流之用.在变压器初级复位瞬间,PWM脉冲输出消失,同步整流器Q19/Q19A通过Q18的体二极管续流导通.当初级转变为导通时,Q18的栅极(早先处于负偏)受到次级绕组电压经电阻R97的驱动,Q18导通使Q19/Q19A截止.而Q21则在R96,L3A和L3B的联动作用下变为导通,开始新一轮的同步整流周期.
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尹工
LV.5
17
2003-09-10 15:16
@cmg
兄弟,最简单吗?什么东西都不要想当然.你实验一下这个电路,95%的可能是炸掉,5%的可能起不了机.总之不会工作.
CMG兄批评得对!确实是没充分考虑过.向所有网友道歉...
俺确实没用反激做过低压大电流的电源,所以也没作过反激同步整流.只是根据正激同步整流的原理,想当然地画了此图.在此向所有网友鞠躬道歉!希望大家在砸砖的同时能对反激同步整流讨论得更深入
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尹工
LV.5
18
2003-09-10 15:39
@lll
C1干什莫用?死区吗?
C1的作用是防止整流管和续流管的共态导通.
实际做的时候还需要在两个MOS的栅极-源极间加两只15V稳压管反向串联组成的嵌位电路,防止漏感尖峰对栅极的损伤.
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major
LV.4
19
2003-09-10 15:41
@cmg
这种电路也要非常小心的设计.特别是输出电压较高时,如5V,带重载突然关断时Q4很容易烧毁,这基本上是一个原理电路,非实用电路.
此言不错!
整流和续流都使用同期整流时,是有这种危险.这叫做同期整流的倒灌现象.不仅是Q4,初级开关管也有被破坏的危险.
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尹工
LV.5
20
2003-09-10 16:07
@cmg
这种电路也要非常小心的设计.特别是输出电压较高时,如5V,带重载突然关断时Q4很容易烧毁,这基本上是一个原理电路,非实用电路.
我所做的此类电路因附载相对固定,
确实没在您所说的状态下测试过,肯请您详细说明一下,并提改进建议.谢谢!
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尹工
LV.5
21
2003-09-10 16:18
@尹工
用于正激的同步整流及同步续流:如图:[图片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1063160982.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
找到一张早先的图,画得比较凌乱,大家凑合看看...
(有些元件参数曾作过调整,但一时没找到)图中V1及V2为同步整流管和续流管.此电路轻载时效率并不高,但满载时表现还不错,只是没作过CMG兄所说的满载动态测试,请大家指正.1063182016.pdf
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jacki_wang
LV.11
22
2003-09-10 20:30
@呆头鹅
反激同步整流有量产的东东吗?mos管的关断延时怎么处理?
量产的很多
一般是100~150Watt的.
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jacki_wang
LV.11
23
2003-09-10 22:45
@allin
完整的图![图片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='这是一张缩略图,点击可放大。\n按住CTRL,滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/0/1063177508.gif');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">控制信号由次级产生.两个OptiMOSQ19和Q19A是并联的,它们共同提供“低态”PWM的续流电流通道.而OptiMOSQ21则作为串联整流之用.在变压器初级复位瞬间,PWM脉冲输出消失,同步整流器Q19/Q19A通过Q18的体二极管续流导通.当初级转变为导通时,Q18的栅极(早先处于负偏)受到次级绕组电压经电阻R97的驱动,Q18导通使Q19/Q19A截止.而Q21则在R96,L3A和L3B的联动作用下变为导通,开始新一轮的同步整流周期.
效果不明显
在输入带ACTIVE PFC的情况下,Duty比较小,续流mosFET导通时间只占续流时间的一小部分,此种驱动方式对效率的提高不明显,只不过徒增成本,Risk已有人说了,不再重复.
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呆头鹅
LV.7
24
2003-09-11 09:57
@jacki_wang
量产的很多一般是100~150Watt的.
如何处理?洗耳恭听
1
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jacki_wang
LV.11
25
2003-09-11 10:49
@呆头鹅
如何处理?洗耳恭听1
利用额外绕组做驱动信号
利用额外绕组做驱动信号
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lll
LV.5
26
2003-09-11 11:02
@major
此言不错!整流和续流都使用同期整流时,是有这种危险.这叫做同期整流的倒灌现象.不仅是Q4,初级开关管也有被破坏的危险.
你是指电容能量反灌到变压器副边,感应到原边产生高电压
击穿开关管吗?Q4烧毁,是否也是由于上述原因?
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ridgewang
LV.8
27
2003-09-11 11:04
@jacki_wang
利用额外绕组做驱动信号利用额外绕组做驱动信号
能不能给个可以实际应用的图?
关键是当初级导通时,次级同步整流MOS的寄生二极管如何解决?
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呆头鹅
LV.7
28
2003-09-11 14:00
@jacki_wang
利用额外绕组做驱动信号利用额外绕组做驱动信号
能解决我上面提的问题?
?
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jacki_wang
LV.11
29
2003-09-11 14:39
@ridgewang
能不能给个可以实际应用的图?关键是当初级导通时,次级同步整流MOS的寄生二极管如何解决?
mosFET反过来用啊!
用另外的绕组只是让mosFET导通更快而已.
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cmg
LV.9
30
2003-09-11 14:52
不主张在反激里面用同步整流.
反激这种拓扑本身不适合做低压大电流的电源,原因我想不用我说.而低压大电流才是同步整流的优势.
  还有一个原因是在反激里同步整流的控制很麻烦,特别是工作在电流连续方式时,如何适时的关断整流管是个很大的问题.在非连续方式时,可以用同步整流,但也需要加电流反向检测电路,比较麻烦.另外如果一个比较大功率的电源设计在非连续方式本身就是一个问题,再加个同步整流就是画蛇添足,并且效率可能比设计在连续方式低.
  我想这些就是在实际的电源中很少见到在反激里用同步整流的原因. 个人意见.
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cmg
LV.9
31
2003-09-11 14:57
@lll
是否是这个意思开关管导通前整流MOS的关断不好处理请教cmg,都有什莫处理方法?

不论开关管是否导通,输出电压始终加在Q2的G-S间,相当于输出没有整流管,直接导通,你看会有什么结果.
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