同步整流

同步整流是采用通態(tài)電阻極低的專(zhuān)用功率MOSFET，來(lái)取代整流二極管以降低整流損耗的一項新技術(shù)。它能大大提高DC/DC變換器的效率并且不存在由肖特基勢壘電壓而造成的死區電壓。

同步整流的基本電路結構

功率MOSFET屬于電壓控制型器件，它在導通時(shí)的伏安特性呈線(xiàn)性關(guān)系。用功率MOSFET做整流器時(shí)，要求柵極電壓必須與被整流電壓的相位保持同步才能完成整流功能，故稱(chēng)之為同步整流。

PS7516和PS7616是鋰電池升壓輸出5V1A,2A的同步整流升壓經(jīng)典IC，FP6717，FP6716也是鋰電池升壓輸出5V3A，5V2A中的佼佼者。

同步整流mos工作原理

同步整流mos工作原理祥情入如下：圖下(a）所示為N溝道功率MOS管構成的同步整流管SR和SBD整流二極管的電路圖形符號，整流二極管有兩個(gè)極：即陽(yáng)極A和陰極K。功率MOS管有三個(gè)極：即漏極D、源極S和門(mén)極G。在用做同步整流管時(shí)，將功率MOS管反接使用，即源極S接電源正端，相當于二極管的陽(yáng)極A；

漏極D接電壓負端，相當于二極管的陰極K；當功率MOS管在門(mén)極G信號的作用下導通時(shí)，電流電源極S流向漏極D。而功率MOS管作為開(kāi)關(guān)使用時(shí)，漏極D接電源正端，源極S接電壓負端；導通時(shí)，相當于開(kāi)關(guān)閉合，電流由漏極D流向源極S。

同步整流管和整流二極管

同步整流管SR及整流二極管構成的半波整流電路如上圖（b）所示。當SR的門(mén)極驅動(dòng)電壓ug，與正弦波電源電壓仍同步變化時(shí)，則負載R上得到的是與二極管整流電路相同的半波正弦波電壓波形1fR。

同步整流管的源一漏極之間有寄生的體二極管，還有輸出結電容，驅動(dòng)信號加在門(mén)極和源極（G-S）之間，是一種可控的開(kāi)關(guān)器件。皿關(guān)斷時(shí)，電流仍然可以由體二極管流通。不過(guò)m體二極管的正向導通壓降和反向恢復時(shí)間都比SBD大得多，因此，一旦電流流過(guò)SR的體二極管，則整流損耗將明顯增加。

由于同步整流是由可控的三端半導體開(kāi)關(guān)器件來(lái)實(shí)現的，因此必須要有符合一定時(shí)序關(guān)系的門(mén)極驅動(dòng)信號去控制它，使其像一個(gè)二極管一樣地導通和關(guān)斷。驅動(dòng)方法對銀的整體性能影響很大，因此，門(mén)極驅動(dòng)信號往往是設計同步整流電路時(shí)必須要解決的首要問(wèn)題。例如，SR開(kāi)通過(guò)早或關(guān)斷過(guò)晚，都可能造成短路，而開(kāi)通過(guò)晚或關(guān)斷過(guò)早又可能使SR的體二極管導通，使整流損耗和器件應力增大。

綜上所述，當功率MOS管反接時(shí)可以作為SR使用，其特點(diǎn)如下：

（1）SR是一個(gè)可控的三極開(kāi)關(guān)器件，在門(mén)極和源極之間加人驅動(dòng)信號時(shí)，可以控制功率MOS管源極S和漏極D之間的通/斷。

（2）門(mén)極驅動(dòng)信號和源極電壓同步，如源極為高電平時(shí)，驅動(dòng)信號也是高電平則MOS管導通；反之，源極為低電平時(shí)，驅動(dòng)信號也是低電平，則MOS管關(guān)斷；這樣就自然實(shí)現了整流，而且電流也只能由源極s流向漏極D。由于是通過(guò)門(mén)極信號和源極電壓同步來(lái)實(shí)現整流的，因此把這種整流方式稱(chēng)為同步整流。

（3）用于PWM開(kāi)關(guān)轉換器中的同步整流管SD代替SBD作為整流管或續流工作時(shí)，必須保證門(mén)極有正確的控制時(shí)序，使其工作與PWM開(kāi)關(guān)轉換器的主開(kāi)關(guān)管同步協(xié)調工作。因此不同的開(kāi)關(guān)轉換器主電路，其同步整流管的控制時(shí)序也是不同的。同步整流開(kāi)關(guān)管的控制時(shí)序將在后面進(jìn)行介紹。

（4）在功率MOS管反接的情況下，其固有的體二極管極性卻是正向的。有時(shí)要利用它先導通，以便過(guò)渡到功率MOS管進(jìn)入整流狀態(tài)。但由于體二極管的正向壓降較大，常常不希望它導通或導通時(shí)問(wèn)過(guò)長(cháng)。

為什么要應用同步整流技術(shù)

電子技術(shù)的發(fā)展，使得電路的工作電壓越來(lái)越低、電流越來(lái)越大。低電壓工作有利于降低電路的整體功率消耗，但也給電源設計提出了新的難題。

開(kāi)關(guān)電源的損耗主要由3部分組成：功率開(kāi)關(guān)管的損耗，高頻變壓器的損耗，輸出端整流管的損耗。在低電壓、大電流輸出的情況下，整流二極管的導通壓降較高，輸出端整流管的損耗尤為突出?？旎謴投O管（FRD）或超快恢復二極管（SRD）可達1.0～1.2V，即使采用低壓降的肖特基二極管（SBD），也會(huì )產(chǎn)生大約0.6V的壓降，這就導致整流損耗增大，電源效率降低。

舉例說(shuō)明，筆記本電腦普遍采用3.3V甚至1.8V或1.5V的供電電壓，所消耗的電流可達20A。此時(shí)超快恢復二極管的整流損耗已接近甚至超過(guò)電源輸出功率的50%。即使采用肖特基二極管，整流管上的損耗也會(huì )達到（18%～40%）PO，占電源總損耗的60%以上。因此，傳統的二極管整流電路已無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)現低電壓、大電流開(kāi)關(guān)電源高效率及小體積的需要，成為制約DC/DC變換器提高效率的瓶頸。

同步整流與肖特基整流的比較

這兩種整流管都可以看成一扇電流通過(guò)的門(mén)，電流只有通過(guò)了這扇門(mén)才能供負載使用。傳統的整流技術(shù)類(lèi)似于一扇必須要通過(guò)有人大力推才能推開(kāi)的門(mén)，故電流通過(guò)這扇門(mén)時(shí)每次都要巨大努力，出了一身汗，損耗自然也就不少了。

而同步整流技術(shù)有點(diǎn)類(lèi)似我們通過(guò)的較高檔場(chǎng)所的感應門(mén)了：它看起來(lái)是關(guān)著(zhù)的，但你走到它跟前需要通過(guò)的時(shí)候，它就自己開(kāi)了，根本不用你自己費大力去推，所以自然就沒(méi)有什么損耗了。

通過(guò)上面這個(gè)類(lèi)比，我們可以知道，同步整流技術(shù)就是大大減少了開(kāi)關(guān)電源輸出端的整流損耗，從而提高轉換效率，降低電源本身發(fā)熱。

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