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同步整流

同步(bu)整(zheng)(zheng)流(liu)是(shi)采用通态电(dian)(dian)阻极低的专用功率(lv)(lv)MOSFET，来(lai)取代整(zheng)(zheng)流(liu)二极管以降低整(zheng)(zheng)流(liu)损耗的一项新(xin)技术。它能大(da)大(da)提高DC/DC变换器的效(xiao)率(lv)(lv)并且(qie)不(bu)存在(zai)由(you)肖(xiao)特基势垒电(dian)(dian)压而(er)造成的死(si)区(qu)电(dian)(dian)压。

同步整流的基本电路结构

功(gong)率MOSFET属(shu)于电压控制(zhi)型器(qi)件，它在(zai)导通时(shi)的伏安特性呈线性关系。用功(gong)率MOSFET做(zuo)整(zheng)流(liu)器(qi)时(shi)，要求栅(zha)极电压必须与(yu)被整(zheng)流(liu)电压的相位保持同步(bu)才能完成整(zheng)流(liu)功(gong)能，故(gu)称之为同步(bu)整(zheng)流(liu)。

PS7516和PS7616是(shi)锂电(dian)(dian)池升压输出(chu)(chu)5V1A,2A的同步(bu)整流升压经典IC，FP6717，FP6716也是(shi)锂电(dian)(dian)池升压输出(chu)(chu)5V3A，5V2A中(zhong)的佼佼者。

同步整流mos工作原理

同步整流mos工作原(yuan)理祥情(qing)入如下：图下(a）所示(shi)为N沟道功率MOS管(guan)(guan)(guan)构(gou)成(cheng)的(de)同步整流管(guan)(guan)(guan)SR和SBD整流二(er)极(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)电路图形符号，整流二(er)极(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)有两(liang)个(ge)极(ji)(ji)(ji)(ji)：即阳极(ji)(ji)(ji)(ji)A和阴极(ji)(ji)(ji)(ji)K。功率MOS管(guan)(guan)(guan)有三个(ge)极(ji)(ji)(ji)(ji)：即漏极(ji)(ji)(ji)(ji)D、源(yuan)(yuan)极(ji)(ji)(ji)(ji)S和门极(ji)(ji)(ji)(ji)G。在用做(zuo)同步整流管(guan)(guan)(guan)时，将(jiang)功率MOS管(guan)(guan)(guan)反接使用，即源(yuan)(yuan)极(ji)(ji)(ji)(ji)S接电源(yuan)(yuan)正(zheng)端，相当于二(er)极(ji)(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)阳极(ji)(ji)(ji)(ji)A；

漏极(ji)D接(jie)(jie)电(dian)压(ya)(ya)负端，相当(dang)于二(er)极(ji)管(guan)(guan)的阴极(ji)K；当(dang)功率MOS管(guan)(guan)在门极(ji)G信号(hao)的作用(yong)下导(dao)通(tong)时(shi)(shi)，电(dian)流(liu)(liu)电(dian)源极(ji)S流(liu)(liu)向漏极(ji)D。而功率MOS管(guan)(guan)作为开关(guan)使用(yong)时(shi)(shi)，漏极(ji)D接(jie)(jie)电(dian)源正(zheng)端，源极(ji)S接(jie)(jie)电(dian)压(ya)(ya)负端；导(dao)通(tong)时(shi)(shi)，相当(dang)于开关(guan)闭(bi)合(he)，电(dian)流(liu)(liu)由漏极(ji)D流(liu)(liu)向源极(ji)S。

同步整流管(guan)和整流二(er)极管(guan)

同步(bu)整流管(guan)SR及(ji)整流二(er)极管(guan)构成(cheng)的(de)半波(bo)整流电路如上(shang)图（b）所示(shi)。当SR的(de)门(men)极驱动电压(ya)ug，与(yu)正弦波(bo)电源(yuan)电压(ya)仍同步(bu)变(bian)化时，则负载R上(shang)得(de)到的(de)是(shi)与(yu)二(er)极管(guan)整流电路相同的(de)半波(bo)正弦波(bo)电压(ya)波(bo)形(xing)1fR。

同(tong)步整流(liu)(liu)管(guan)的源一漏极(ji)(ji)之间有寄生的体二(er)(er)极(ji)(ji)管(guan)，还有输出结电(dian)容，驱动信号加(jia)在门极(ji)(ji)和源极(ji)(ji)（G-S）之间，是一种(zhong)可控(kong)的开关(guan)器件。皿关(guan)断(duan)时(shi)，电(dian)流(liu)(liu)仍然(ran)可以(yi)由体二(er)(er)极(ji)(ji)管(guan)流(liu)(liu)通(tong)(tong)。不过m体二(er)(er)极(ji)(ji)管(guan)的正向(xiang)导通(tong)(tong)压(ya)降和反向(xiang)恢(hui)复(fu)时(shi)间都比(bi)SBD大得多，因(yin)此，一旦电(dian)流(liu)(liu)流(liu)(liu)过SR的体二(er)(er)极(ji)(ji)管(guan)，则整流(liu)(liu)损耗将明显增加(jia)。

由于同步整(zheng)流是由可(ke)控的(de)三(san)端半(ban)导(dao)(dao)体(ti)开关器(qi)件来实现(xian)的(de)，因(yin)此必须要(yao)有符合一定(ding)时序关系的(de)门极(ji)驱(qu)动(dong)信号(hao)去控制它，使其像一个二极(ji)管(guan)一样地导(dao)(dao)通(tong)(tong)和关断。驱(qu)动(dong)方法对银的(de)整(zheng)体(ti)性(xing)能影响很(hen)大(da)，因(yin)此，门极(ji)驱(qu)动(dong)信号(hao)往(wang)往(wang)是设计(ji)同步整(zheng)流电路(lu)时必须要(yao)解(jie)决的(de)首要(yao)问题。例如，SR开通(tong)(tong)过早(zao)或关断过晚(wan)，都可(ke)能造成短路(lu)，而开通(tong)(tong)过晚(wan)或关断过早(zao)又可(ke)能使SR的(de)体(ti)二极(ji)管(guan)导(dao)(dao)通(tong)(tong)，使整(zheng)流损耗和器(qi)件应力增大(da)。

综上所述，当功率MOS管反接时可以作为SR使(shi)用(yong)，其(qi)特点如下：

（1）SR是一个(ge)可(ke)控的(de)三极(ji)(ji)开关器(qi)件(jian)，在门极(ji)(ji)和(he)源极(ji)(ji)之间加人(ren)驱动(dong)信号时，可(ke)以控制功率(lv)MOS管源极(ji)(ji)S和(he)漏极(ji)(ji)D之间的(de)通(tong)/断。

（2）门极(ji)(ji)驱动(dong)信(xin)号(hao)和(he)源(yuan)极(ji)(ji)电压(ya)同步(bu)，如(ru)源(yuan)极(ji)(ji)为(wei)(wei)高(gao)电平(ping)(ping)时，驱动(dong)信(xin)号(hao)也(ye)(ye)是高(gao)电平(ping)(ping)则MOS管导通(tong)；反之，源(yuan)极(ji)(ji)为(wei)(wei)低电平(ping)(ping)时，驱动(dong)信(xin)号(hao)也(ye)(ye)是低电平(ping)(ping)，则MOS管关(guan)断(duan)；这样(yang)就自然实(shi)现了(le)整(zheng)流(liu)，而且电流(liu)也(ye)(ye)只能由源(yuan)极(ji)(ji)s流(liu)向漏(lou)极(ji)(ji)D。由于是通(tong)过门极(ji)(ji)信(xin)号(hao)和(he)源(yuan)极(ji)(ji)电压(ya)同步(bu)来实(shi)现整(zheng)流(liu)的，因此把这种整(zheng)流(liu)方(fang)式称为(wei)(wei)同步(bu)整(zheng)流(liu)。

（3）用于PWM开(kai)(kai)关转(zhuan)换(huan)器(qi)中的(de)(de)同步(bu)整(zheng)流(liu)管SD代替SBD作(zuo)为整(zheng)流(liu)管或续(xu)流(liu)工作(zuo)时(shi)，必须保证门极(ji)有正(zheng)确的(de)(de)控制(zhi)时(shi)序，使其(qi)工作(zuo)与(yu)PWM开(kai)(kai)关转(zhuan)换(huan)器(qi)的(de)(de)主开(kai)(kai)关管同步(bu)协调(diao)工作(zuo)。因(yin)此(ci)不同的(de)(de)开(kai)(kai)关转(zhuan)换(huan)器(qi)主电(dian)路，其(qi)同步(bu)整(zheng)流(liu)管的(de)(de)控制(zhi)时(shi)序也是(shi)不同的(de)(de)。同步(bu)整(zheng)流(liu)开(kai)(kai)关管的(de)(de)控制(zhi)时(shi)序将在(zai)后面(mian)进(jin)行介绍。

（4）在功率MOS管(guan)反接的情况(kuang)下，其固有的体(ti)二(er)极(ji)管(guan)极(ji)性却(que)是正(zheng)向(xiang)的。有时(shi)要利(li)用它(ta)先导(dao)(dao)通，以(yi)便过(guo)渡到功率MOS管(guan)进入(ru)整流状(zhuang)态(tai)。但(dan)由于体(ti)二(er)极(ji)管(guan)的正(zheng)向(xiang)压降较大，常常不(bu)希望它(ta)导(dao)(dao)通或导(dao)(dao)通时(shi)问过(guo)长。

为什么要应用同步整流技术

电子技术的发(fa)展，使(shi)得电路的工作(zuo)(zuo)电压越来(lai)越低、电流(liu)越来(lai)越大。低电压工作(zuo)(zuo)有利于(yu)降低电路的整体(ti)功率消耗，但(dan)也给电源设计(ji)提(ti)出了新的难(nan)题。

开关电(dian)源(yuan)的损(sun)(sun)(sun)耗主要由3部(bu)分(fen)组成：功率开关管(guan)(guan)的损(sun)(sun)(sun)耗，高频变压(ya)器的损(sun)(sun)(sun)耗，输出(chu)端(duan)整(zheng)流管(guan)(guan)的损(sun)(sun)(sun)耗。在低电(dian)压(ya)、大(da)电(dian)流输出(chu)的情况下，整(zheng)流二(er)极管(guan)(guan)的导通(tong)压(ya)降较高，输出(chu)端(duan)整(zheng)流管(guan)(guan)的损(sun)(sun)(sun)耗尤为突出(chu)。快恢(hui)复二(er)极管(guan)(guan)（FRD）或超快恢(hui)复二(er)极管(guan)(guan)（SRD）可(ke)达1.0～1.2V，即使采用低压(ya)降的肖(xiao)特基(ji)二(er)极管(guan)(guan)（SBD），也会产生大(da)约(yue)0.6V的压(ya)降，这就导致整(zheng)流损(sun)(sun)(sun)耗增大(da)，电(dian)源(yuan)效率降低。

举例(li)说明，笔记(ji)本电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)脑(nao)普遍采(cai)用3.3V甚(shen)至(zhi)(zhi)1.8V或(huo)1.5V的(de)(de)(de)供电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压，所(suo)消耗(hao)(hao)的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流可达(da)20A。此(ci)时超快恢复(fu)二(er)极管(guan)的(de)(de)(de)整流损(sun)耗(hao)(hao)已(yi)接近甚(shen)至(zhi)(zhi)超过电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)输出功率(lv)的(de)(de)(de)50%。即使采(cai)用肖特基二(er)极管(guan)，整流管(guan)上的(de)(de)(de)损(sun)耗(hao)(hao)也会达(da)到(dao)（18%～40%）PO，占电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)总损(sun)耗(hao)(hao)的(de)(de)(de)60%以上。因此(ci)，传统的(de)(de)(de)二(er)极管(guan)整流电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路已(yi)无法满足实(shi)现低电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压、大(da)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流开(kai)关电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)高效率(lv)及小体(ti)积的(de)(de)(de)需要，成为制约(yue)DC/DC变换器提高效率(lv)的(de)(de)(de)瓶(ping)颈。

同步整流与肖特基整流的比较

这(zhei)两种整流(liu)管都可以看成一扇电流(liu)通过的门(men)，电流(liu)只有通过了(le)(le)这(zhei)扇门(men)才能供负载使用。传统的整流(liu)技(ji)术类似于一扇必须要通过有人大力推才能推开的门(men)，故电流(liu)通过这(zhei)扇门(men)时每次都要巨大努(nu)力，出了(le)(le)一身汗，损耗自(zi)然(ran)也就不少了(le)(le)。

而同步整(zheng)流技术有(you)点(dian)类似(si)我们通过的(de)较高档(dang)场所的(de)感应门(men)了：它看起来是关着的(de)，但(dan)你走到它跟前需要通过的(de)时候，它就自己开了，根本不用你自己费大力去(qu)推，所以自然就没(mei)有(you)什么损耗了。

通过上面(mian)这个类(lei)比，我(wo)们可以知道，同步整(zheng)流(liu)技术(shu)就是大大减少了开关电源输出端的整(zheng)流(liu)损(sun)耗，从(cong)而提高转换效率(lv)，降低电源本身(shen)发热。

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