同步整流技术
高频电源开关同步整流技术
同步整流原理同步整流(SynchronousRectification)是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET取代传统的整流二极管以降低整流损耗的技术。
它能够大大提高DC/DC变换器的效率并不存在由快速恢复二极管势垒电压造成的死区电压。
同步整流的基本原理：单端正激、隔离降压同步整流的基本原理电路中，其中，Q1、Q2为功率MOSFET。
该电路的工作原理为在次级电压的正半周期，Q1导通、Q2关断，在次级电压的负半周期，Q2导通、Q1关断。
同步整流电路的功率损耗主要包括MOSFET的导通损耗和栅极驱动损耗，在开关频率低于1MHz时，以导通损耗为主。
正激式DC/DC变换器在功率管截止期间必须有将高频变压器复位的电路，以防止变压器磁芯饱和，一般采用C、R、VD无源箝位电路。
当功率管V截止时，高频变压器初级线圈由R、VD电路构成的放电通路使变压器复位。
DPA-Switch电路的内部结构与工作原理DPA-Switch电路是6端器件，6个引脚分别为控制端C、线路检测端L、外部设定极限电流端X、开关频率选择端F、源极S和漏极D。
线路检测端可实现过压检测、欠压检测、电压反馈、远程通断和同步等功能。
将开关频率选择端与源极端连接时，开关频率为400kHz，而将其连接控制端时，开关频率为300kHz。
(1)控制电压源用于控制电压UC以向并联调整器和门驱动器级提供偏置电压。
控制电流IC用来调节占空比。
(2)带隙基准电压源用于向内部提供各种基准电压，同时产生一个具有温度补偿并可调整的电流源，以保证精确设定振荡器频率和门级驱动电流。
(3)振荡器用于产生脉宽调制器所需要的锯齿波、时钟信号及最大占空比信号(Dmax)。
(4)并联调整器和误差放大器误差放大器用于将反馈电压Uf与5.8V基准电压进行比较以输出误差电流Ir，从而在电阻Rs上形成误差电压Ur。
(5)脉宽调制器(PWM)脉宽调制器是一个电压反馈式控制电路，具有两个功能：一是改变控制端电流IC的大小，即调节占空比，实现脉宽调制；二是将误差电压Ur经由Ra和Ca组成的截止频率为7kHz的低通滤波器进行滤波，以在滤掉开关噪声电压后，加至PWM比较器的同相输入端，然后再与锯齿波电压Uj进行比较，从而产生脉宽调制信号Ub。
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。
正激电源的制作及测试—同步整流技术及电路介绍
是DC-DC整流模块）提出了新的要求。
1. 用肖特基二极管进行整流，而肖特基二极管的正向
压降一般为0.3v，若输出电压降低到2v以下，仅损耗在肖
特基管的正向导通压降上的功率就相当于电源模块输出
功率的10%以上。因此，要想取得较高的功率密度几乎
是不可能的。
2.同步整流技术采用同步整流管来代替肖特基二极管进
NTD4857的datasheet IRFP460的datasheet
4
三、副边同步整流管的驱动技术分析与研究
同步整流技术的核心问题是同步整流管的驱动问题，根据同步 整流管的驱动信号来源，可以将同步整流管的驱动方式分为外部驱 动式（controller driven）和自驱动式（self－driven），相对于自 驱动方式，外部驱动方式不仅需要额外的器件，增加电路的复杂 性，提高电路的成本，而且其对于电路效率的贡献也很少，因此在 实际的电路中很少采用外部驱动方法。
极管对Cgs充电，开关管S导通。在t2时刻，当开关管S上的驱动电
压消失，(比如正激变换器中变压器磁复位结束 )。此时，辅助开
关管仍然处于关断状态，二极管D1由于承受反向电压而截止。开
关管S导通直到t3时刻。当Sa驱动信号到来时，才截止。
应用实例：变压器绕组来驱动同步整流管2
9
四、 副边同步整流驱动方式
讨。
5
1. 栅极电荷转换技术(Gate charge commutatioБайду номын сангаас) 栅极电荷转换技术的原理
该技术的电路简单，只需要一个附加的绕组，充分利用了同步整流管的
门-源电容。两个二极管在此的作用是用来箝位SR门源电压。当不接这两个二
极管时，SR 开通时的驱动电压为附加绕组上电压的一半，关断后门源电压为
同步整流和全桥整流
同步整流和全桥整流一、同步整流技术同步整流是一种利用电子方式控制直流输出的技术，常用于电源供应器、适配器等设备中。
其基本原理是利用控制芯片或微处理器，根据负载电流或电压的变化，调整整流管的导通状态，从而控制输出电压和电流。
同步整流技术具有以下优点：1.效率高：由于整流管采用电子方式控制，因此可以减小整流损耗，提高电源效率。
2.体积小：由于采用小型电子元件，因此可以减小电源体积，便于携带。
3.稳定性好：由于采用电子控制方式，因此可以减小因负载变化引起的电压波动，提高电源稳定性。
二、全桥整流电路全桥整流电路是一种将交流电转换为直流电的电路，主要由四个二极管组成，具有较高的转换效率和稳定性。
全桥整流电路的工作原理是将输入的交流电通过四个二极管进行整流，将交流电的正半周和负半周分别整流为直流电输出。
由于全桥整流电路中采用了四个二极管，因此可以对输入的交流电进行全面的整流，使得输出直流电的电压和电流更加稳定。
全桥整流电路具有以下优点：1.转换效率高：由于采用了四个二极管进行整流，因此转换效率较高。
2.稳定性好：由于对输入的交流电进行了全面的整流，因此输出直流电的电压和电流更加稳定。
3.适用范围广：全桥整流电路可以适用于各种不同的输入交流电压和电流，具有较广的应用范围。
三、整流管选择在选择整流管时，需要考虑以下几个因素：1.额定电压：根据电路的最高电压选择合适的额定电压。
选择过高可能导致整流管烧毁，选择过低则可能无法满足电路需求。
2.额定电流：根据电路的最大电流选择合适的额定电流。
选择过小可能导致整流管烧毁，选择过大则可能影响效率。
3.反向恢复时间：在选择快恢复二极管时需要考虑反向恢复时间。
较短的恢复时间可以减小开关损耗并提高效率。
4.导通压降：导通压降小的整流管具有较高的效率，适用于对效率要求较高的场合。
5.封装和热性能：根据实际应用需求选择合适的封装和热性能良好的整流管。
四、整流电路调试在安装和调试整流电路时，需要注意以下几点：1.检查输入和输出电压是否符合要求，是否在安全范围内。
同步整流mos驱动波形异常_概述说明以及解释
同步整流mos驱动波形异常概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文旨在探讨同步整流MOS驱动波形异常现象，并通过对其原因、影响以及解决方法的分析，提供读者在遇到类似问题时的指导和帮助。
同步整流技术作为一种高效能转换电路，被广泛应用于各种电子设备中。
然而，在实际应用过程中，我们可能会面临波形异常的情况，这不仅会影响系统性能，还可能导致设备损坏或故障。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述：第一部分：引言。
在本节中，我们将介绍文章的背景和目的，并简要说明文章的结构。
第二部分：同步整流MOS驱动波形异常。
我们将首先对该主题进行简要介绍，包括定义和基本概念；然后讨论造成波形异常的原因；最后列举一些常见的波形异常类型。
第三部分：概述说明。
该部分将从宏观角度对同步整流技术和MOS驱动原理进行简要说明，并阐述波形异常对系统性能的影响。
第四部分：解释波形异常发生可能因素和原因分析方法。
这一部分将探讨导致波形异常的可能因素，例如输入电源相关问题、外界干扰和设计上存在的问题，并介绍相应的原因分析方法。
第五部分：解决和预防波形异常的方法和措施具体说明。
我们将提供一些具体的方法和措施来解决和预防波形异常，包括调整电路参数和设计优化建议、降低外界干扰及滤波措施推荐以及故障诊断与排除方法介绍。
1.3 目的本文旨在帮助读者理解同步整流MOS驱动波形异常现象，了解造成该异常的原因，并提供适用的解决方法和措施。
通过深入研究该主题，读者将能够更好地识别和处理类似问题，提升系统性能并避免潜在不良影响。
2. 同步整流mos驱动波形异常：2.1 简介：同步整流MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）驱动器是一种常见的电路模块，用于控制电源中的交流信号，并将其转换为直流信号。
然而，在实际应用中，我们可能会遇到各种波形异常，即输出波形与期望波形不一致的情况。
本节将简要介绍同步整流MOS驱动波形异常的背景和重要性。
2.2 波形异常的原因：波形异常可能由多种因素引起。
同步整流技术培训-PPT文档资料
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一、传统二极管整流电路面临的问题
随着电子技术的发展，使得电路的工作电压越来越低、电流越来越大。低电压工 作利于降低电路的整体功率消耗，但也给电源设计提出了新的难题。
开关电源损 耗主要来源
高频变压器 功率开关管
输出端整流管
在低压、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（UFRD）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。
四、同步整流的类别和说明
根据功率 MOS 2SR 驱动形式的不同 ,得到如下同步整流器的分类图。
它激式 交叉式
正激有源钳位式 正激谐振复位式 正激多谐振式
√
同步整流技术 自激式
电流感应式 感应式 电压感应式
√
7
四、同步整流的类别和说明
交叉式同步整流 器( Cross SR)
定义: 交叉式 SR因为 SR1、 SR2 的栅极和漏极 通过主变压器交叉联接而得名. 其特点: SR 管的驱动网络简单,利用主变压器次 级的电压来实现 SR 管的开通与关断 ,无需附加 驱动器和附加变压器。
现代高频开关电源之同步整流技术 Synchronous Rectifier(SR) Technology
By DQA Terry Wang 2019-02-01
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Agenda 目录
传统二极管整流电路面临的问题 同步整流技术及其特点 同步整流的基本原理 同步整流的类别和说明 典型电路实例分析 同步整流的功率MOSFET最新进展 GW-EPS1000DA(90+)同步整流设计分析 同步整流典型案例分享
开关电源同步整流工作原理
开关电源同步整流工作原理
开关电源同步整流是一种常用的高效率电源设计技术。
其工作原理是
在开关电源的输出端介入一个同步整流电路，在开关管导通时，同步
整流管关断，反之，同步整流管导通，开关管关断。
该技术可以有效
地减小开关电源在输出电压端的压降，从而降低功率损耗，提高转换
效率。
同步整流器的工作原理如下：
1.当开关管导通时，同步整流管关断，输出电容开始放电，电压逐渐降低，但不会到达0V，因为同步整流管的导通使得输出电容通过同步整流管流出电流。
2.当开关管关断时，同步整流管导通，电流由同步整流器流回到输出端，使得输出电容得到重新充电，从而保证输出电压的稳定性。
同步整流器的优点在于，相比传统整流电路，同步整流电路在输出端
引入了一定的电阻，但在同样输出功率下，同步整流电路可以实现更
高的转换效率。
此外，同步整流电路还可以减小开关电源在输出电压
端的噪声幅度，提供更加稳定的输出电压。
同时，同步整流器还可以
减少开关电源对输出电容的压力，从而提高电容使用寿命。
总之，开关电源同步整流是一种有效提高开关电源转换效率、改善输出电压稳定性的技术。
在实际应用中，根据不同的电源设计需要和要求，可以选择不同类型的同步整流器，并进行相应的参数调整，以达到最佳的工作效果。
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同步整流技术
电源网第20届技术交流会
邹超洋
2012.11
内
容
同步整流简介。
同步整流的分类。
简 同步整流的驱动方式
介
同步整流的 MOSFET
同步整流简介
z 高速超大规模集成电路的尺寸的不断减小，功耗的不断降低，要求 供电电压也越来越低，而输出电流则越来越大。
z 电源本身的高输出电流、低成本、高频化（500kHz～1MHz）高 功率密度、高可靠性、高效率的方向发展。
z 在低电压、大电流输出DC-DC变换器的整流管，其功耗占变换器 全部功耗的50～60％。
z用低导通电阻MOSFET代替常规肖特基整流/续流二极管，可以大大 降低整流部分的功耗，提高变换器的性能，实现电源的高效率，高功 率密度。
同步整流简介
diode
=
MOSFET 代替diode
MOSFET
D
相当于二极管的功能
G
电流从S流向D V/I特性,工作于3rd 象限
S
z 用MOSFET来代替二极管在电路中的整流功能 z 相对于二极管的开关算好极小 z 整流的时序受到MOSFET的Vgs控制，可以根据系统的需要，
把整流的损耗做到最小
同步整流简介
• 例如：一个5V 30A输出的电源
Diode
Vf=0.45V Ploss=0.45*30=13.5W Ploss/Po=13.5/45=30%
Mosfet
Rdson=1.2mΩ Ploss=0.0012*302=1.08W Ploss/Po=1.08/45=2.4%
MBR8040(R)
SC010N04LS
同步整流的分类
• BUCK 同步整流电路与波形
同步整流的分类
• Boost 同步整流电路与波形
同步整流的分类
• Flyback 同步整流电路与波形
同步整流的分类
• 复位绕组Forward 同步整流电路与波形
同步整流的分类
• 有源钳位Forward 同步整流电路
•LLC半桥同步整流电路与波形
•全桥倍流同步整流电路与波形
电压型自驱动自驱动
同步整流
电流型自驱动半自驱
驱动方式
外部驱动
•电压型自驱动同步整流电路特点
¾驱动电压：SR所在回路中的某一电压
¾要求：波形转换快，时序准确，无死区
¾优点：电路简单，实用，节约成本
¾缺点：驱动方式随电路结构而不同；受输入电压变化范围的影响；受变压器漏感影响；不能用于并联工作的SR DC 围的影响；受变压器漏感影响；不能用于并联工作的SR-DC
／DC变换器中；对变换器轻载时的工作有影响。
存在死区，驱动波形不好，驱动电压和时序不好安排。
存在死区驱动波形不好驱动电压和时序不好安排
•正激电压型自驱动同步整流电路与波形
•电流型自驱动同步整流电路特点
¾驱动电压：SR中的电流通过电流互感器产生
¾优点：驱动波形无死区，不受输入电压影响，不受电优点动波无不受输电压响不受电路结构的影响，可用于并联运行的DC-DC变换器。
驱动信号同步性好，
利用流,较低的压降就能获得较高的压检测信利用电流互感器较低的压降就能获得较高的电压检测信号,因此,检测大电流时具备很大的优势
¾缺点：电流检测元件有损耗，影响电路的整体效率缺点：电流检测元件有损耗
电流型自
驱动同步整流电路
体二极管有损耗，
体极管有损耗
实际使用中并联肖
特基二极管
•实用反激电流型自驱动同步整流电路
•半自驱动同步整流电路特点
¾其驱动波形的上升或下降沿，个是由主变压器提其驱动波形的上升或下降沿，一个是由主变压器提供的信号，另一个是独立的外驱动电路提供的信号。
¾针对自驱的负压问题，用单独的放电回路，提供同针对自驱的负压问题用单独的放电回路提供同步整流管的关断信号，避开了自驱动负压放电的电压超标问题。
•正激半自驱动同步整流电路
外驱动同步整流电路特点
•
¾驱动电压：来自外设驱动电路或初级的控制IC
¾同步信号：主开关管的驱动信号来控制
¾优点：控制时序精确，SR效率较高
优点控制时序精确
¾缺点：驱动电路复杂，有损耗，成本高，开发周期长
外部驱动电路还需要供电，降低了整机的效率
增强驱动能力
•反激原边隔离驱动同步整流电路
•外部专用同步整流驱动IC电路
同步整流OS •MOSFET
¾损耗的计算
¾同步整流尖峰产生与抑制方法
¾MOSFET选择考虑
以BUCK同步整流电路为例来分析
BUCK同步电路
MOSFET导通损耗
MOSFET开通损耗
MOSFET关断损耗
Bodydiode导通损耗
BUCK同步整流管关Bodydiode反向恢复损耗断损耗简化模型
BUCK 同步整流管损耗计算¾导通损耗取决于MOSFET 的R DS(on)，计算公式如下：损耗的主P con_loss
=I
rms 2×R DS(on)×D off
要来源
I 是流经同步整流MOSFET 的电流，而不是BUCK 电性能成本RMS 路的输出电流。
BUCK 同步整流管损耗计算¾开通损耗计算公式如下：P off_on = f s ×∫ Td V DS(off_on)(t)×I D(off_on)S (t) ×dt ¾关断损耗计算公式如下：P on_off = f s ×∫ Td V DS(on_off )(t)×I D(on_off )S (t) ×dt
BUCK同步整流管损耗计算¾驱动损耗计算公式如下：
P
drv_loss = V
gs
×Q
g
×f
s
¾C
oss
损耗计算公式如下：
P
coss_loss =1/2 ×V
DS(off)
2×C
oss
×f
s
BUCK同步整流管损耗计算¾体二极管导通损耗计算公式如下：
P
D_con_loss = I
F
×V
DF
×t
d
×f
s
¾体二极管反向恢复耗计算公式如下：
P
D_rev_loss =V
DR
×Qrr ×f
s
BUCK 同步整流管尖峰产生的原因
z VQ 2关断，进入死区时间，VQ 1未开通，负载电流全部流过VQ 2的体二极管VD 。
z 接着VQ 1打开，VD 突然被加上反压，所以产生很大的反向恢复电流即很大
很大的反向恢复电流，即VD 的di/dt 很大。
z 大的di/dt 会在L 2上产生很大的电压尖峰(L 2di/dt),Vi 此电压会叠加在Vin 上
z L 1与L 2以及VQ 1的结电容C 会产生谐振，谐振的
•BUCK 同步整流电压尖峰同样会叠加在Vin 上
BUCK同步整流管关断波形
Spike
Driver
Oscillation
抑制BUCK同步整流管关断波形尖峰
Vin
上管慢开快关PCB layoyt 环路小
上管慢快关路小
抑制BUCK 同步整流管关断波形尖峰
D1
Vin
Vin
C1
同步整流管加入RC或者RCD吸收电路
抑制BUCK同步整流管关断波形尖峰
加入磁珠来抑制大的di/dt
同步整流管的选择¾考虑的因素.
R
ds(on), Q
g
, temperature, Package, structure
Cost, Purchase, delivery time
¾对于电路来说需要考虑的因素
T l O i f l
Topology, Operation frequency，voltage stress
current stress, thermal resistor, reliability
BUCK同步整流管的选择
最小的
R
并不
能带来最
小的整机
损耗，反
而会增加
成本
本
选择UC同步整流管
BUCK
¾科学的设计电路，预估各种可能存在的风险
¾对电路进行认真、细致的计算
¾建立精确的模型，借助于仿真工具来验证计算建立精确的模型借助于仿真工具来验证计算¾选用合适的器件
¾进行全面的测试与优化
Any question ?Th k f !Thanks for your time !f y。