同步整流实现反激变换器设计.
反激 同步整流设计
由于传统开关电源存在对电网造成谐波污染以及工作效率低等问题，因此目前国内外各类开关电源研究机构正努力寻求运用各种高新技术改善电源性能[1]。
其中，在开关电源设计中通过功率因数校正PFC(Power Factor Correction)技术降低电磁污染及利用同步整流技术提高效率的研发途径尤其受到重视。
参考文献[2-3]专题研讨了有源功率因数校正(APFC)技术;参考文献[4]综述了单相并联式技术的最新发展;参考文献[5-6]分别优化设计了带负载电流反馈、并联式PFC芯片的AC/DC变换器和升压式PFC变换器，但所设计的电源效率及功率因数分别在85%和90%以下，其性能还有待进一步提高。
本文设计并制作了一种高效低电磁污染的开关电源样机。
测试结果表明，该电源具有优良的动态性能、较高的功率因数和工作效率，且控制简单，故具有一定的实际应用价值。
1 开关电源设计方案开关电源的结构如图1所示，它主要由220V交流电压整流及滤波电路、功率因数校正电路、DC/DC变换器三大部分组成。
220V交流电经整流供给功率因数校正电路，采用Boost型PFC来提高电源的输入功率因数，同时降低了谐波电流，从而减小了谐波污染。
PFC的输出为一直流电压UC，通过DC/DC变换可将该电压变换成所要求的两输出直流电压Uo1(12V)和Uo2(24V)。
从图中可以看出，本电源系统设计的关键是在整流滤波器和DC/DC变换器之间加入了功率因数校正电路，使输入电流受输入电压严格控制，以实现更高的功率因数。
同时设计中还采用同步整流技术以减少整流损耗，提高DC/DC变换效率。
选用反激式准谐振DC/DC变换器，既能增强对输入电压变化的适应能力，又可以降低工作损耗。
为保证开关电源的性能，电源实际制作时还附加了一些电路：(1)保护电路。
防止负载本身的过压、过流或短路;(2)软启动控制电路。
它能保证电源稳定、可靠且有序地工作，防止启动时电压电流过冲;(3)浪涌吸收电路。
最新-反激变换器副边同步整流控制器STSR3应用电路详解
反激变换器副边同步整流控制器STSR3应用电路详解（1）摘要为大幅度提高小功率反激开关电源的整机效率，可选用副边同步整流技术取代原肖特基二极管整流器。
它是提高低压直流输出开关稳压电源性能的最有效方法之一。
关键词反激变换器；副边同步整流控制器3；高效率变换器1概述本文给出公司2019年新推出的开关电源产品3应用电路分析。
它是反激变换器副边同步整流控制器，具有数字控制的智能驱动器。
采用3作同步整流控制芯片的反激变换器基本电路简化结构见图1。
3的内部功能方框见图2，其引脚排列见图3。
3智能驱动器可提供大电流输出，以正常地驱动副边的功率，使之作为大电流输出的高效率反激变换器中的同步整流器。
根据取自隔离变压器副边的一个同步时钟输入，产生一个驱动信号，它具有与原边信号相关的死区时间设置。
在原边开关导通时，的工作可防止副边发生错误状态，它提供预期的输出截止状态。
这个智能的功能实现了快速的逐周逻辑控制机制，它是建立在高频振荡器由时钟脉冲信号来同步。
该项预置可由外部元件来调节。
经传感检测同步整流器的源极—漏极电压脉冲。
这个特殊的禁止功能可以关闭驱动输出，因此当有必要时即刻关掉它。
该特性使电源能工作在非连续导通模式下，及避免与变换器并联工作的同步整流器反向导通。
3允许开关电源工作在非连续模式，连续模式，以及在准谐振状态的反激变换器，均能实现同步整流任务。
3的封装如图38片状部件，各引脚的符号与功能概述如下脚1，它并不接内电路；脚2，供电输入4～55；脚3，设置预期的关断输出；脚4，为工作的同步信号；脚5，接非连续模式检测器；脚6，所有控制逻辑信号的基准地线；脚7，输出去栅极驱动；脚8，功率信号的基准地电平。
图423的应用电路分析3同步整流器控制器具体应用于一种90笔记本电脑稳压电源的实际电路见图4，其直流输出为＋19，474。
开关电源是反激式变换器，原边主芯片采用复合新品6805。
图4中给出了详细的阻容数值。
下面分别介绍3在电路设计上的一些特点。
采用同步整流技术的准谐振反激变换器_钱海
（6）开关模态 6 [t5，t6] t5 时刻，uCg=0，iLg 达到最 大值，此后变压器开始磁恢复，Lg 与 Cg 谐振，uCg 反 向上升，iLg 下降，VD1，VD2 仍截止。
（2π·姨LpCd ）。
t4 时刻，udsVQ1 到达振荡最低点 Udsmin，由于时间很
采用同步整流技术的准谐振反激变换器
短，e-α（t4-t3）的值近似为 1，此时：
cos2π f r（t4-t3）=-1 Udsmin=Uin-nUo 则延迟时间 tv 为：
（5）
tu=t4-t3=π 姨LpCd
轻载环流，驱动波形无死区，驱动电压不受输入电压
影响，适应于宽范围输入电压条件[6]。图 2 示出了同步
整流管的驱动电路图以及主要工作波形。
（7）开 关 模 态 7 [t6，t7] t6 时 刻 uCg 反 向 上 升 到 -（N2Uo）/N4，uN4=Uo，VD2 导通，uN4 被箝位在 Uo，变 压器的耦合作用使 uCg 保持在-N2Uo/N4，iLg 线性减小。
2 准谐振反激变换器基本工作原理
图 1a 示出准谐振反激变换器基本原理图，电容 Cd 包括开关管 VQ1 的输出电容 Coss，变压器的层间电 容以及电路中的其他一些杂散电容；Rp 包括变压器 初级绕组的电阻以及线路电阻；VQ2 为整流管。图 1b 示出准谐振变换器的主要工作波形。
（1）开 关 模 态 1 [t0，t1] t0 时刻，VQ1 导通，输入 电压 Uin 全部加在初级电感 Lp 上 （Lp 包括励磁电感 Lm 和漏感 Llk），初级电流 ip 线性增加。开关管的开通 时间为：
基于有源箝位同步整流反激电路的高效DC／DC变换器
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 电子 技术 与软 件 工程 · １ １７
电子技术 ● Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
（ａ）低 边 箝 位 电路
（ｂ）高边 箝 位 电路
图 １：有源箝位反激 电路示 意图
１ 引 言
近 年 来 ， 随 着 电子 设 备 的 不 断 发 展 ， 要
求 供 电 电源 的体 积 随 之 小 型 化 。特 别 是 开 关 电
源在航空航天技术上 的应用与发展 ，对高效率 、 小 体 积 电源 的 需求 十 分 迫切 。 反 激 变 换 器 因 为 电路 结 构 简 单 、所 用 元 器件 少 ，在 中 小 功 率 、 小 体 积 开 关 电源 中应 用 十分 广 泛 。在 采 用 普 通 的 ＲＣＤ 箝 位 、 二 极 管 整 流 方 式 的 电 路 的反 激 电路 中 ，变压 器 漏感 的 能量 被 电 阻 Ｒ 消 耗 掉 ， 整流二极管也消耗 了相 当多的能量。本文介绍 一 种 ３０Ｗ 功 率单路输 出的高效率 、高功 率密 度 ＤＣ／ＤＣ变换器 的设计 方案 ，通 过采用 有源 箝位反激拓扑和 同步整流技术 ，避 免了变压器 漏 感 能 量 的损 耗 ，并 且 大大 降 低 了 整 流 器 件 上 的 损 耗 ，实 现 了 ８５％ 的 高 转 换 效 率 。
电流驱动同步整流反激变换器的研究
电流驱动同步整流反激变换器的研究陈丹江，张仲超(浙江大学，浙江杭州310027）摘要：分析了工作在恒频DCM方式下的反激同步整流变换器。
为了提高电路的效率，采用了一种能量反馈的电流型驱动电路来控制同步整流管。
分析了该驱动电路的工作原理，并给出了设计公式。
实验结果表明该方法提高了反激变换器效率的有效性。
关键词：反激；同步整流；能量反馈；电流驱动ResearchonaFlybackConverterUsing1引言随着数字处理电路（data processingcircuits）的工作电压的持续下降，保持电路的高效率受到了很大的技术挑战。
这是由于在低压电源中，二极管的正向压降引起的损耗占了电路总损耗的50％以上。
由于MOSFET同步整流管SR（synchronousrectifiers）的低导通电阻，在大量的电路中都用来代替效率低的肖特基二极管，特别是在低压电源中[1]。
反激是一种广泛应用于小功率的拓扑，由于只有一个磁性元件，而具有体积小，成本低的优点。
但是，目前同步整流在正激电路中的应用比较多，而在反激电路中的应用却很少。
这是由于正激电路比较适合大电流输出，能够更好地体现同步整流的优势；另外一个原因是可采用简单的自驱动，而反激电路原边开关和副边开关理论上会有共通。
但是，如果考虑到实际电路中变压器的漏感，则这种情况是不会产生的，所以当输出电流不是很大时，采用反激电路还是值得考虑的。
本文将对工作在DCM方式下的同步反激电路进行分析。
同步整流中最重要的一个问题是同步管的驱动设计。
同步管的驱动大体上可以分为自驱动（self driven）和他驱动（control driven），本文介绍了一种能量反馈的自驱动电路。
2同步整流在反激电路中的应用带有同步整流的反激电路如图1所示。
一般来说，电路可以工作在CCM或DCM方式，开关频率可以是恒频（CF），也可以是变频（VF）。
下面主要对工作在恒频DCM方式的工作过程进行分析。
最新-反激变换器副边同步整流控制器STSR3应用电路详解 精品
反激变换器副边同步整流控制器STSR3应用电路详解摘要为大幅度提高小功率反激开关电源的整机效率，可选用副边同步整流技术取代原肖特基二极管整流器。
它是提高低压直流输出开关稳压电源性能的最有效方法之一。
关键词反激变换器；副边同步整流控制器3；高效率变换器
27预置时间防止原边和副边共态导通
实现同步整流的一个主要难题，是确保控制送出的驱动信号正确无误，以?止在副边的同步整流器与原边开关管之间出现交叉的共态导通。
其示意图可见图16中波形。
当原边导通时，图16中电压倾向于负极性。
如果副边同步关断时带有一些延迟，那么在原边和副边之间就会出现一个短路环节。
为了避免这种不希望的情况发生，在原边导通之前，同步必须是截止的，这表明有必要设置一定量的预置时间。
图17给出了详细展开的正常工作情况时，时钟信号与输出驱动信号之间的定时关系图。
芯片内部的定时提供了所需要的预置时间，从而避免了共态导通的出现。
按表1的供电条件使用脚，有三种不同的选择值。
在脚外接电阻分压器供电，可得到表1中所需的该脚电压值和预置时间。
芯片内的数字控制单元产生这些预置时间，是通过计算在开关周期之中包含的高频脉冲数目来完成的。
由于该系统具有数字性能，在计数过程中会丢失一些数位，从而导致输出驱动信号中发生跳动。
表1中的预置时间值是一个平均值，考虑了这种跳动因素。
图18给出了关断期间的跳动波形。
28空载与轻载工作状态
当占空比18％时，再次起动，所以具有4％的滞后量。
当原边的控制器在极轻输出负载下发生突发状态时，这种特性仍能维持3系统正确工作。
一种反激变换器自驱同步整流设计
张恒浩（１９８９—），男，高级工程师，主要从事开关电源研究。
宋浩谊（１９７７—），男，高级工程师，主要从事开关电源研究。
黄 超（１９８５—），男，高级工程师，主要从事开关电源研究。
一种反激变换器自驱同步整流设计张恒浩， 宋浩谊， 黄 超（中国电子科技集团公司第二十四研究所，重庆 ４０００６０）摘 要：在小功率开关电源中反激变换器应用广泛，同步整流技术的引入使反激变换器的工作效率得到显著提升。
基于自驱同步整流技术原理，提出一种改进的反激变换器电压自驱同步整流线路。
功率开关具备自动开通和定时关断功能，实现了宽输入电压范围的高可靠同步整流，最后实验验证了设计方案。
关键词：反激变换器；同步整流；自驱；功率开关中图分类号：ＴＭ４６ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５ ８１８８（２０２１）１１ ００８０ ０５ＤＯＩ：１０．１６６２８／ｊ．ｃｎｋｉ．２０９５ ８１８８．２０２１．１１．０１２ＤｅｓｉｇｎｏｆＳｅｌｆ ｄｒｉｖｅｎＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＲｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒＦｌｙｂａｃｋＣｏｎｖｅｒｔｅｒＺＨＡＮＧＨｅｎｇｈａｏ， ＳＯＮＧＨａｏｙｉ， ＨＵＡＮＧＣｈａｏ（ＳｉｃｈｕａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＣｉｒｃｕｉｔｓ，ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００６０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｌｙｂａｃｋｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄａｓｌｏｗｐｏｗｅｒｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ．Ｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｆｌｙｂａｃｋｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｓｅｌｆ ｄｒｉｖｅｎｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｖｏｌｔａｇｅｓｅｌｆ ｄｒｉｖｅｎｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｏｆｆｌｙｂａｃｋｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌｙｂａｃｋｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｓｅｌｆ ｄｒｉｖｅｎ；ｐｏｗｅｒｓｗｉｔｃｈ０ 引 言直流稳压电源主要分为线性电源和开关电源两种，线性电源存在体积大、效率低、质量大等缺点，因此应用受到限制［１］。
【开关电源设计】准谐振和同步整流技术在反激变换器中的应用
27
小结
1.分析了准谐振反激式变换器的工作原理。 2.分析了电流型自驱动同步整流的工作原理。 3.对电路参数进行了设计和选择，完成了 一台实验样机，并进行了实验。
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28
t
cos 2
fr
t
1 Tv
1 2 fr
Lp Cd
t0
t1
t2 t3
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8
准谐振反激变换器
f sw
ton
1 tf
tv
Pin
1 2
Lp
I
2 p
_
pk
f sw
f sw
1
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2
fT 1 2
fT
fr
fr
fT
1
2
2 Pin
Lp
1 Vin
1 VR
输入电压升高、负载减轻，开关频率增加
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23
实验验证
VN2: 50 V/div Vgs2: 10 V/div is: 10 A/div Vds2: 50 V/div Time: 5 us/div
输入交流电压180V，满载
VN2: 25 V/div
Vgs2: 2 V/div is: 10 A/div Vds2: 50 V/div Time: 5 us/div
准谐振和同步整流技术在反激变 换器中的应用
➢ 背景介绍 ➢ 准谐振反激工作原理 ➢ 同步整流的工作原理 ➢ 实验验证 ➢ 小结
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目录 2
➢ 背景介绍 ➢ 准谐振反激工作原理 ➢ 同步整流的工作原理 ➢ 实验验证 ➢ 小结
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目录 3
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同步整流实现反激变换器设计
摘要：详细分析了同步整流反激变换器的工作原理和该驱动电路的工作原理，并在此基础上设计了100V~375VDC 输入，12V/4A 输出的同步整流反激变换器，工作于电流断续模式，控制芯片选用UC3842，对设计过程进行了详细论述。
通过Saber 仿真验证了原理分析的正确性，证明该变换器具有较高的变换效率。
引言
反激变换器具有电路简单、输入输出电压隔离、成本低、空间要求少等优点，在小功率开关电源中得到了广泛的应用。
但输出电流较大、输出电压较低时，传统的反激变换器，次级整流二极管通态损耗和反向恢复损耗大，效率较低。
同步整流技术，采用通态电阻极低的专用功率MOSFET来取代整流二极管。
把同步整流技术应用到反激变换器能够很好提高变换器的效率。
1 同步整流反激变换器原理
反激变换器次级的整流二极管用同步整流管SR 代替，构成同步整流反激变换器，基本拓扑如图1(a)所示。
为实现反激变换器的同步整流，初级MOS 管Q 和次级同步整流管SR 必须按顺序工作，即两管的导通时间不能重叠。
当初级MOS 管Q 导通时，SR 关断，变压器存储能量;当初级MOS 管Q 关断时，SR 导通，变压器将存储的能量传送到负载。
驱动信号时序如图1(b)所示。
在实际电路中，为了避免初级MOS 管Q 和次级同步整流管SR 同时导通，Q 的关断时刻和SR 导通时刻之间应有延迟;同样Q 的导通时刻和SR 的关断时刻之间也应该有延迟。
图1 同步整流反激变换器
2 同步整流管的驱动
SR 的驱动是同步整流电路的一个重要问题，需要合理选择。
本文采用分立元件构成驱动电路，该驱动电路结构较简单、成本较低，适合宽输入电压范围的变换器，具体驱动电路如图2 所示。
SR 的栅极驱动电压取自变换器输出电压，因此使用该驱动电路的同步整流变换器的输出电压需满足SR 栅极驱动电压要求。
图2 驱动电路
该驱动电路的基本工作原理：电流互感器T2 与次级同步整流管SR 串联在同一支路，用来检测SR 的电流。
当有电流流过SR 的体二极管，则在电流互感器的二次侧感应出电流，该电流通过R1 转变成电压，当电压值达到并超过晶体管Q1 的发射结正向电压时，Q1 导通，达到二极管VD 导通电压时，VD 导通对其箝位。
晶体管Q1 导通后，输出电压通过图腾柱输出电路驱动SR 开通。
当SR 中的电流在电流互感器二次侧电阻R1 上的采样电压降低到Q1 的导通阈值以下时，Q1 关断，SR 关断。