电源设计的同步整流技术
同步整流防止电流反灌的方法
同步整流防止电流反灌的方法说到同步整流防止电流反灌这个话题，哎呀，别看它名字挺复杂的，实际上说白了就是想让电流走对地方，别再随便乱窜。
我们平常用电器，尤其是一些高效能的电源设备，往往会用到同步整流技术。
其实这玩意儿，就是通过一些智能的小技术，让电流只朝着正确的方向流动，防止它“打了退堂鼓”，绕回去害人。
你要是没听过“电流反灌”这个词，没关系，反正你就理解为电流有时会不听话，往回跑，搞得电路不稳定甚至出现短路的麻烦。
想象一下，电流就像水流一样，一旦它不受控制地往回流，所有的水渠、管道都会出问题，甚至还可能把设备搞坏。
那电流反灌又是怎么来的呢？就是当电源没有完全切断电流的路径，电流还可以沿着之前的通路反向流动，顺便捣乱。
就像你在家里关水龙头的时候没关紧，水就顺着管道反流，搞得地板湿漉漉的。
这就是我们说的电流反灌，特别是在一些高效率电源系统中，若没有良好的同步整流措施，电流反灌可能带来非常大的麻烦。
那么怎么防止电流反灌呢？其实也不难，就像我们修家电一样，得看清楚问题所在。
最重要的一点就是利用同步整流技术来让电流跑得更顺。
简单来说，同步整流就是在电源电路中，找对合适的时机，开关元件（比如MOSFETs）在对的时间导通，这样电流就可以稳定在一个方向上，像老百姓出门走路一样，千万不能掉头，否则会迷路。
通过这种方式，电源不仅效率高，而且能更好地控制电流，避免反灌。
要防止电流反灌，第一步就是要选择一个合适的同步整流器件。
你要选对“开关门”的人，不能让那些不合格的小家伙上场，打乱整个电流的节奏。
要是这些MOSFET等开关元件选择不好，电流反灌的情况就可能比做错了决定还严重。
而且别忘了，这些器件可不是随便能找到的，它们需要精确到毫秒级别的控制，稍微不留神就能出问题。
别小看这一点，反灌可能会导致电路损坏、效率下降，甚至设备报废。
所有的细节都不能马虎，得有技术有手段，才能确保电流听话。
设计电源的时候，也得考虑到电流的实际需求。
同步整流工作原理
同步整流工作原理一、引言同步整流技术是电力电子技术中的一种重要应用，它可以在直流电源中实现高效率、高精度的输出。
同步整流技术已经广泛应用于各种领域，例如工业自动化、通信设备、医疗设备等。
二、同步整流概述同步整流是指在交流-直流变换器中使用同步开关代替二极管进行整流。
这种方法可以减少二极管的损耗，并且能够提高转换器的效率和精度。
同时，同步整流还可以实现反向电压保护和输出过电压保护等功能。
三、同步整流工作原理1.基本原理同步整流工作原理基于交-直变换器的基本原理。
交-直变换器通常由两个开关管（MOSFET或IGBT）和一个滤波电感组成。
当一个开关管导通时，输入电压施加在滤波电感上，并且输出端口被充电；当另一个开关管导通时，输入电压施加在另一个滤波电感上，并且输出端口被放电。
通过周期性地切换两个开关管，可以将输入交流电转换为稳定的直流输出。
2.同步整流原理在传统的交-直变换器中，输出电压是通过二极管进行整流的。
然而，二极管具有较大的正向压降和反向漏电流，这会导致能量损失和效率下降。
为了解决这个问题，可以使用同步开关代替二极管进行整流。
同步开关是一种可控硅器件（MOSFET或IGBT），它可以根据控制信号进行导通和截止。
当同步开关导通时，输入电压施加在滤波电感上，并且输出端口被充电；当同步开关截止时，输出端口上的电荷被释放到负载中。
由于同步开关具有较小的正向压降和反向漏电流，因此能够提高转换器的效率和精度。
此外，由于同步开关可以根据控制信号进行导通和截止，因此还可以实现反向电压保护和输出过电压保护等功能。
3.控制策略为了实现同步整流，在交-直变换器中需要添加一个同步开关，并且需要设计一个合适的控制策略。
常用的控制策略包括：（1）恒频PWM控制：这种控制策略通过固定的PWM频率和占空比来控制同步开关的导通和截止。
该策略简单易行，但是在低负载时可能会出现效率下降的问题。
（2）恒频PAM控制：这种控制策略通过固定的PAM频率和幅值来控制同步开关的导通和截止。
同步整流
同步整流技术及其在DC／DC变换器中的应用沙占友，王彦朋，于鹏(河北科技大学，河北石家庄050054）摘要：同步整流技术是采用通态电阻极低的功率MOSFET来取代整流二极管，因此能大大降低整流器的损耗，提高DC／DC变换器的效率，满足低压、大电流整流的需要。
首先介绍了同步整流的基本原理，然后重点阐述同步整流式DC／DC电源变换器的设计。
关键词：同步整流；磁复位；箝位电路；DC／DC变换器1 同步整流技术概述近年来随着电源技术的发展，同步整流技术正在向低电压、大电流输出的DC／DC变换器中迅速推广应用。
DC／DC变换器的损耗主要由3部分组成：功率开关管的损耗，高频变压器的损耗，输出端整流管的损耗。
在低电压、大电流输出的情况下，整流二极管的导通压降较高，输出端整流管的损耗尤为突出。
快恢复二极管（FRD）或超快恢复二极管（SRD）可达1.0～1.2V，即使采用低压降的肖特基二极管（SBD），也会产生大约0.6V的压降，这就导致整流损耗增大，电源效率降低。
举例说明，目前笔记本电脑普遍采用3.3V甚至1.8V 或1.5V的供电电压，所消耗的电流可达20A。
此时超快恢复二极管的整流损耗已接近甚至超过电源输出功率的50％。
即使采用肖特基二极管，整流管上的损耗也会达到（18％～40％）PO，占电源总损耗的60％以上。
因此，传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率及小体积的需要，成为制约DC／DC变换器提高效率的瓶颈。
同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。
它能大大提高DC／DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。
功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。
用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。
为满足高频、大容量同步整流电路的需要，近年来一些专用功率MOSFET不断问世，典型产品有FAIRCHILD公司生产的NDS8410型N沟道功率MOSFET，其通态电阻为0.015Ω。
同步整流电路原理
同步整流电路原理同步整流电路是一种常见的电源电路，它的原理和应用在电子领域中有着广泛的应用。
在这篇文档中，我们将深入探讨同步整流电路的原理，以及它在实际应用中的一些特点和优势。
首先，让我们来了解一下同步整流电路的基本原理。
同步整流电路是一种通过外部触发信号来控制整流器的导通和关断，从而实现整流的电路。
它通常由一个整流器和一个触发器组成，触发器根据外部信号来控制整流器的导通和关断。
这种方式可以有效地减小整流器的开关损耗，提高整流效率，降低功率损耗。
在实际应用中，同步整流电路有着许多优势。
首先，它可以提高整流效率，减小功率损耗。
由于同步整流电路可以根据外部信号来控制整流器的导通和关断，因此可以在整流过程中减小开关损耗，提高整流效率。
其次，同步整流电路可以提高电路的稳定性和可靠性。
由于触发器可以根据外部信号来控制整流器的工作状态，因此可以有效地减小电路中的波动和干扰，提高电路的稳定性和可靠性。
除此之外，同步整流电路还可以在一些特殊的应用场合中发挥重要作用。
例如，在高频变换器和逆变器中，同步整流电路可以有效地减小开关损耗，提高电路的工作效率。
在一些高性能的电源电路中，同步整流电路也可以提高电路的性能和可靠性。
总的来说，同步整流电路是一种在电子领域中应用广泛的电源电路，它的原理和应用有着重要的意义。
通过对同步整流电路的原理和特点进行深入的了解，我们可以更好地应用它在实际的电子设计和制造中，提高电路的性能和可靠性，推动电子技术的发展。
在实际的工程设计中，我们需要根据具体的需求和应用场合来选择合适的同步整流电路，并进行合理的设计和优化。
通过合理地应用同步整流电路，我们可以提高电路的效率和性能，满足不同的应用需求，推动电子技术的发展和进步。
综上所述，同步整流电路是一种在电子领域中应用广泛的电源电路，它的原理和应用有着重要的意义。
通过对同步整流电路的原理和特点进行深入的了解，我们可以更好地应用它在实际的电子设计和制造中，提高电路的性能和可靠性，推动电子技术的发展。
半桥llc+同步整流
半桥llc+同步整流
“半桥LLC+同步整流”是一种电源转换技术，其中LLC（谐振转换器）和同步整流是两个关键组成部分。
1.LLC：LLC是一种谐振转换器，它利用磁性元件和开关元件的谐振特性，实
现高效率的电能转换。
LLC转换器具有高效率、高功率密度和易于并联等优点，因此在许多电源应用中得到广泛应用。
2.同步整流：同步整流是一种整流技术，它使用MOSFET（金属氧化物半导
体场效应晶体管）代替传统的肖特基二极管进行整流。
由于MOSFET具有低导通电阻和高电子饱和迁移率，因此同步整流可以显著提高整流效率。
在“半桥LLC+同步整流”中，半桥LLC作为主电路，同步整流作为整流部分。
这种技术结合了LLC的高效率和同步整流的低损耗特性，可以实现更高的电源效率。
总结来说，“半桥LLC+同步整流”是一种高效、低损耗的电源转换技术，它结合了LLC谐振转换器和同步整流的优点，可以应用于许多需要高效率、高功率密度的电源应用中。
同步整流及 llc 死区时间
同步整流及 LLC 死区时间目录1. 同步整流概述2. LLC 调制技术简介3. 死区时间的重要性4. 提高死区时间的方法5. 结语1. 同步整流概述同步整流是一种用于直流电源系统中的电路，它的作用是将交流输入电压转换为直流电压输出。
这种电路通常用于电力电子设备中，例如变流器、逆变器等，也被广泛应用于新能源领域，如光伏发电系统、风力发电系统等。
同步整流电路的性能对整个系统的效率和稳定性具有非常重要的影响。
2. LLC 调制技术简介LLC 调制（LLC Resonant Converter）是一种高效率、高性能的拓扑结构，常用于电源转换器中。
它由电感、电容和开关器件组成，能够在较高的频率下工作，因此具有较高的功率密度和转换效率。
LLC 调制技术在大功率电源领域得到了广泛的应用，尤其在高性能服务器、通信设备、工业设备等方面发挥了重要作用。
3. 死区时间的重要性在同步整流及 LLC 调制电路中，死区时间是一个至关重要的参数。
它指的是两个开关器件同时导通或关断时的时间间隔，这个间隔时间是为了避免在交流电源转换到直流电压时引起破坏性的电流冲击。
如果死区时间设置不合理，就容易导致开关器件同时导通或关断，造成开关器件损坏或系统性能下降。
合理设置死区时间对于同步整流及 LLC 拓扑电路的稳定工作至关重要。
4. 提高死区时间的方法为了提高死区时间的准确性和稳定性，工程师们提出了一系列方法和技术。
采用精准的时间控制器和逻辑电路可以确保死区时间的精确控制，以满足不同工况下的要求。
采用智能的控制算法，结合实时反馈的信息，可以动态调整死区时间，适应不同的工作环境。
采用高性能的开关器件或者增加并联开关器件的方式，也可以有效降低死区时间的影响，提高系统的稳定性和可靠性。
5. 结语同步整流及 LLC 调制技术在电力电子领域有着广泛应用和发展前景，而死区时间作为关键参数之一，对于整个系统的性能和稳定性具有重要影响。
随着技术的不断进步和创新，相信工程师们会提出更多更优秀的方法和技术，进一步提高死区时间的准确性和稳定性，为同步整流及 LLC 调制电路的性能提升和系统可靠性保障提供更好的保障。
同步整流技术
同步整流技术介绍开关电源的同步整流技术同步整流技术简介1概述近年来，为了适应微处理器的发展，模块化电源的发展呈现出两个明显的发展趋势：低电压和快速动态响应。
在过去的10年里，模块化电源极大地改善了分布式电源系统的外观。
即使在安装成本敏感的设备（如线路卡和单板）时，模块电源也提供了一个有吸引力的解决方案。
然而，高速处理器不断降低的工作电压需要一种新的电压方案来适应未来，特别是考虑到肖特级二极管整流模块的效率不能令人满意。
同步整流电路应运而生，以满足低压输出的要求。
由于普通肖特基二极管的正向压降大于0.3V，因此在低电压输出时，模块的效率不可能很高。
一些数据表明，使用肖特基二极管的隔离直流模块电源的效率可以根据以下公式估算：voutvout(0.1voutvcuvf)0.1vout——一次侧和控制电路的损耗vcu―印制板的线路损耗VF-整流器传导压降损失我们假设采用0.4v的肖特基整流二极管，印制板的线路损耗为0.1v，则1.8v的模块最大的估算效率为72%。
这意味着28%的能量被模块内部损耗了。
其中由于二极管导通压降造成的损耗占了约15%。
随着半导体工艺的发展，低压功率mos管的的有着越来越小的通态电阻，越来越低的开关损耗，现在ir公司最新的技术可以制作30v/2.5mω的mos管，在电流为15a时，导通压降为0.0375，比采用肖特基二极管低了一个数量级。
所以近年来对同步整流电路的研究已经引起了人们的极大关注。
在中大功率低压输出的dc-dc变换器的产品开发中，采用低压功率mosfet替代肖特基二极管的方案得到了广泛的认同。
今天，采用同步整流技术的on-board模块已经广泛应用于通讯的所有领域。
2同步整流电路的工作原理介绍开关电源的同步整流技术图1同步整流正激电路原理图（无复位绕组）同步整流电路与普通整流电路的区别在于它采用了mos管代替二极管，而mos管是它驱的开关器件，必须采用一定的方式控制mos管的开关。
061123同步整流简介
同步整流应用
大功率应该是全桥ZVS加上二次侧ZVS 同
步整流； 中等功率到小功率应该是有源箝位正激变换 ZVS软开关配上二次侧的预检测栅驱动技术 的同步整流； 而小功率应该是配好同步整流的反激变换。 当然，这里没有绝对的界限，只是不同的条 件下应该有相应的最佳选择。
来源:开关电源四大发展趋势技术文章 功率集成技术实验室 2006-11-23
同步整流? MOS
取代
二极管
同步整流技术是采用通态电阻极低的功率MOSFET 来取代整流二极管，因此能大大降低整流器的损耗， 提高DC／DC变换器的效率，满足低压、大电流整 流的需要。
用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必 须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流 功能，故称之为同步整流。
采用MOS的同步整流与普通二极管比较
高效率 高功率密度需求
功率集成技术实验室 2006-11-23
同步整流发展现状及应用
1.
2. 3.
4. 5. 6.
VICOR第一代有源箱位，大功率输出高功率密度， 89%效率 IPD公司第二代有源箝位自偏置同步整流效率90.5% Glary第三代有源箱位，双互补forward并联，同步整 流，效率92% DIDT ZVS，ZCS同步整流，效率91% Synqor两级并联，Buck+双互补forward同步整流微控 制器，PWM IC和MCU IC控制，效率92~93%。 Galaxy pwr公司 世界顶级、全桥自动复位硬开关ZVSZCS同步整流。 全部工作用微控制器MCU控制，效率94~95%。
自驱动 外驱动 Current-Mode
按控制模式可以分为：
Voltage-Mode
电压型控制开关电源的原理图
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有多种控制ic可以来实现buck同步整流的控制，如TI,intersil等， TI的adaptive control也有应用于buck类拓扑。
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常见拓扑的同步整流方法-Forward
Forward拓扑的同步整流，尤其是自驱动的同步整流相对多 样化，原因在于如果Forward拓扑直接采用自驱动，不同的复位方 式需要不同的自驱动方法。 1.谐振复位，RCD复位，双管正激类的拓扑，由于变压器电压并不是互 补的电压，不适合直接自驱动，多采用栅荷保持+提前关断的方法。
原边驱动
副边自驱动
优势: • 相对DCM效率较高
劣势: • 关机控制相对困难
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Fly-back—外驱动1-CCM
延时线路 控制线路 PWM信号
取反
驱动原边信号
数字信号 隔离器
延时信 号
副边驱动 信号
优势:
• •
精确的死区控制，适合高频应 用 关机控制较好
劣势: • 昂贵 • 器件数目多
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同步整流的基本概念-优势？
下图阐述了同步整流对于二极管整流的优势所在， 同步整流是线性的损耗,一定的Rds_on情况下，在很大 一个范围内，同步整流都有损耗低的优势。
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同步整流的基本原则（二极管 to 同步整流） 1.二极管改为同步整流拓扑要符合MOS体二极管方向和原拓扑 相同。 2.在改动时候应该注意到驱动的容易程度，如下图。容易的驱动 方法应该讲整流管（forward)改为下面以便共地方便驱动。
iM
理想的栅荷保持法， S1开通后才能关断 S2,Q1与续流管S2 存在共通
Lf Vo Ro Co
iin
LM Vin
Np
Ns
iM
Q1 C1
D1 S1 C2 D2
S2 S3
Delay Feedback PWM
Driver
D3 R1 C1 R2
Q2
实际可行的方法， 消除了共通，但信 号变压器增加了复 杂度
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同步整流的损耗
同步整流管的损耗计算一般也是包括以下几方面：
导通损耗 开关损耗 驱动损耗 反向恢复损耗 死区时间二极管损耗
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同步整流的损耗—Rds_on vs Qg
导通损耗一般由功率拓扑和选用MOS的Rdson决定，值得指出的 是，导通损耗，开关损耗和驱动损耗Pgate存在一定的权衡关系，由于 MOS的Qg和Rdson成反比，而Qg大小一定程度上又与开关损耗成反 比。所以，需要选择合适而不是最小Rdson的MOS。 另外，值得指出的是在一些自驱动线路中，驱动电平Ug在高压较 高会带来额外的损耗也需要考虑其中。
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同步整流的类别-电流型自驱动同步整流 电流型自驱动同步整流的驱动电压是来自于SR中的电流通过电流互 感器产生。 优点： 1.驱动波形无死区，不受输入电压和电路结构的影响。 2.适用于变压器波形并非正弦波的驱动，如谐振类拓扑LLC。 缺点： 1. 电流检测元件在副边大电流场合有损耗。 2. 电流检测元件通常较昂贵。
上述自驱动线路只是最基本的电路思路，并不代表可直接使用。
除了自驱动，传信号外驱动和变压器驱动也是可行的方案。
Forward拓扑的自驱动方式是多种多样的，有更多其它的方式并没 有详细说明。
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常见拓扑的同步整流方法-Flyback
Flyback拓扑的同步整流也是和拓扑本身的控制方式相关很 大，主要分为CCM模式和DCM模式 M模式下，空载和满载的占空比变化不大，空载或者轻载下模块 会有负电流，但可以带来较好的满载效率，适合低压的应用，但 Flyback CCM模式并不容易实现，需要对副边同步整流管提前原 边开通前关断。 2. DCM模式需要对副边电流过零点进行采样关断副边MOS，会带来更 好的轻载效率，工作模式更像“二极管”，在高压输入的电源中，QR 模式非常适合做DCM的同步整流。
电源设计的同步整流技术
杨欣 2013/07/06
议程
1. 同步整流的基本概念。 2. 同步整流实现的基本原则 2.1 如何从二极管拓扑转化为同步整流拓扑 2.2 同步整流的适用场合 3. 同步整流的类别。 4.1 外驱动同步整流 4.2 电压型自驱动 4.3 电流型自驱动 4. 常见拓扑同步整流的基本实现方法 3.1 Buck同步整流的实现方法。 3.2 Forward同步整流实现方法。 3.3 Fly-back同步整流实现方法 3.4 桥式拓扑同步整流实现方法 5. 同步整流损耗分析及其它。 5.1 同步整流损耗分布。 5.2 同步整流的控制时序。 5.3 应用同步整流提升动态响应。
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同步整流的类别-电压型自驱动同步整流 电压型自驱动同步整流的驱动电压一般来自于变压器同步整流管所 所在回路中的电压或者变压器其它辅助绕组，它需要要变压器波形 转换快，时序准确，死区小。 优点： 1.价格优势，不需要昂贵器件。 2.线路相对简单。 缺点： 1.驱动方式和电路拓扑本身关系很大，设计并不容易。 2. 驱动电平和输入电压，输出电压影响比较大。 3. 受变压器漏感影响； 4. 开关机过程的控制较困难。
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常见拓扑的同步整流方法-Fullbridge
桥类拓扑的同步整流驱动方法最多应用为外驱动的方法，常 用信号变压器+驱动器或者数字隔离器+驱动器的方法来实现。 1. 桥式同步整流的一般原则是，变压器方向变换前，需要关断 副边的一组同步整流管以免产生共通。 2 . 半桥类，current doubler和一般的全桥在 rights reserved.
Forward—有源钳位自驱动
常规的直接自驱动， 但有一定局限，适 合于3.3V,5V，12V 以及以上输出电压 在合适的占空比下 不能直接通过主绕 组驱动。
第三绕组自驱动，适用 于低压的2.5V等
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Forward—其它
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Fly-back—驱动变压器-CCM
优势: • 简单 • 可靠 • 无共通 劣势: • 驱动变压器的绝缘能力有限 • 昂贵 • 更大的体积 • 关断控制不佳
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Fly-back—自驱动-CCM
延时线路
控制IC 信号变压器提 供提前关断信 号
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同步整流的基本原则（适用场合）
常规来讲低压大电流同步整流非常适合，如1.2V,3.3V,5V等，效率 可以得到明显的提升。 最新的产品设计表明，即使在12V,28V,甚至55V输出电压下,如果 功率较高（>50W)，即使MOS体二极管反向恢复差于快速二极管， 在良好设计的情况下，同步整流依然可以提升效率。 传统的同步整流方案基本上都是PWM型同步整流，主开关与同步 整流开关的驱动信号之间必须设置一定的死区时间，以避免交叉导通，
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常见拓扑的同步整流方法-buck
Buck拓扑的常见同步整流时序是较常规的互补驱动，多数为外 驱动型控制。
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常见拓扑的同步整流方法-buck
一般来说，Buck类拓扑同步整流最多应用与低压场合，如输入5V12V,输出0.6V-3.3V。 Buck类低压同步整流值得注意的是由于占空比多为不大的情况， 上管选择多为Qg较小的MOS来降低开关损耗，而下管由于续流时间 较长且零电压开通，多选择Rds_on较低的MOS降低导通损耗。
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同步整流基本概念
新的电源尺寸的需求，功耗的不断降低，要求供电电压也越来越低。
开关电源的损耗主要由3部分组成：功率开关管的损耗，高频变压器 的损耗，输出端整流管的损耗。在大电流输出场合二极管损耗占据主 导，可大到50% 到60%。
用通态损耗低的功率MOS管－同步整流管代替整流二极管，可提高 DC-DC变换器的效率。 为了这种电路能够正常运作，必须对同步整流器（SR）加以控制， 这是基本的要求。同步整流器是用来取代二极管的，所以必须选择适 当的方法，按照二极管的工作规律来驱动同步整流器。
2. 有源钳位拓扑，变压器电压为互补的电压，多采用直接的自驱动方 法，其中又分为直接自驱与第三绕组自驱动。
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Forward-不同复位
RCD复位
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有源钳位
Forward-栅荷保持+提前关断
iin
LM Vin Np Ns Lf Vo Ro Co D1 S1 C1 Q1 C2 S2 S3
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同步整流的类别
同步整流从驱动方法上来说，分为外驱动同步整流，自驱动 同步整流和半自驱动同步整流。 同步整流的自驱动同步整流又可分为电压型自驱动和电流 型自驱动。
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同步整流的类别-外驱动同步整流 外驱动同步整流技术的特点是驱动电压是来自外设驱动电路， 同步信号是由主开关管的驱动信号来控制。 优点： 1.控制时序精确，从而使得SR效率较高。 2.开关机的驱动时序容易控制。 缺点： 1.驱动电路比较复杂，需要有自己开发或者用特有的芯片来控制。 2.控制线路和驱动器的本身会带来额外损耗，低功率场合并不适用 3.价格贵，开发周期长
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常见拓扑的同步整流方法-DCM or CCM