同步整流mos工作原理-同步整流基本電路結(jié)構(gòu)及與肖特基整流的比較-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2018-12-06
同步整流是采用通態(tài)電阻極低的專用功率MOSFET，來取代整流二極管以降低整流損耗的一項(xiàng)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(shì)壘電壓而造成的死區(qū)電壓。
功率MOSFET屬于電壓控制型器件，它在導(dǎo)通時(shí)的伏安特性呈線性關(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，F(xiàn)P6717，F(xiàn)P6716也是鋰電池升壓輸出5V3A，5V2A中的佼佼者。
同步整流mos工作原理祥情入如下：圖下(a）所示為N溝道功率MOS管構(gòu)成的同步整流管SR和SBD整流二極管的電路圖形符號(hào)，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(dāng)于二極管的陽(yáng)極A；
漏極D接電壓負(fù)端，相當(dāng)于二極管的陰極K；當(dāng)功率MOS管在門極G信號(hào)的作用下導(dǎo)通時(shí)，電流電源極S流向漏極D。而功率MOS管作為開關(guān)使用時(shí)，漏極D接電源正端，源極S接電壓負(fù)端；導(dǎo)通時(shí)，相當(dāng)于開關(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(gòu)成的半波整流電路如上圖（b）所示。當(dāng)SR的門極驅(qū)動(dòng)電壓ug，與正弦波電源電壓仍同步變化時(shí)，則負(fù)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(jié)電容，驅(qū)動(dòng)信號(hào)加在門極和源極（G-S）之間，是一種可控的開關(guān)器件。皿關(guān)斷時(shí)，電流仍然可以由體二極管流通。不過m體二極管的正向?qū)▔航岛头聪蚧謴?fù)時(shí)間都比SBD大得多，因此，一旦電流流過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(dǎo)體開關(guān)器件來實(shí)現(xiàn)的，因此必須要有符合一定時(shí)序關(guān)系的門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)去控制它，使其像一個(gè)二極管一樣地導(dǎo)通和關(guān)斷。驅(qū)動(dòng)方法對(duì)銀的整體性能影響很大，因此，門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)往往是設(shè)計(jì)同步整流電路時(shí)必須要解決的首要問題。例如，SR開通過早或關(guān)斷過晚，都可能造成短路，而開通過晚或關(guān)斷過早又可能使SR的體二極管導(dǎo)通，使整流損耗和器件應(yīng)力增大。
綜上所述，當(dāng)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)可控的三極開關(guān)器件，在門極和源極之間加人驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，可以控制功率MOS管源極S和漏極D之間的通/斷。
（2）門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)和源極電壓同步，如源極為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)也是高電平則MOS管導(dǎo)通；反之，源極為低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)也是低電平，則MOS管關(guān)斷；這樣就自然實(shí)現(xiàn)了整流，而且電流也只能由源極s流向漏極D。由于是通過門極信號(hào)和源極電壓同步來實(shí)現(xiàn)整流的，因此把這種整流方式稱為同步整流。
（3）用于PWM開關(guān)轉(zhuǎn)換器中的同步整流管SD代替SBD作為整流管或續(xù)流工作時(shí)，必須保證門極有正確的控制時(shí)序，使其工作與PWM開關(guān)轉(zhuǎn)換器的主開關(guān)管同步協(xié)調(diào)工作。因此不同的開關(guān)轉(zhuǎn)換器主電路，其同步整流管的控制時(shí)序也是不同的。同步整流開關(guān)管的控制時(shí)序?qū)⒃诤竺孢M(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(dǎo)通，以便過渡到功率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(dǎo)通或?qū)〞r(shí)問過長(zhǎng)。
電子技術(shù)的發(fā)展，使得電路的工作電壓越來越低、電流越來越大。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(shè)計(jì)提出了新的難題。
開關(guān)電源的損耗主要由3部分組成：功率開關(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(dǎo)通壓降較高，輸出端整流管的損耗尤為突出。快恢復(fù)二極管（FRD）或超快恢復(fù)二極管（SRD）可達(dá)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(dǎo)致整流損耗增大，電源效率降低。
舉例說明，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(dá)20A。此時(shí)超快恢復(fù)二極管的整流損耗已接近甚至超過電源輸出功率的50%。即使采用肖特基二極管，整流管上的損耗也會(huì)達(dá)到（18%～40%）PO，占電源總損耗的60%以上。因此，傳統(tǒng)的二極管整流電路已無(wú)法滿足實(shí)現(xiàn)低電壓、大電流開關(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。
這兩種整流管都可以看成一扇電流通過的門，電流只有通過了這扇門才能供負(fù)載使用。傳統(tǒng)的整流技術(shù)類似于一扇必須要通過有人大力推才能推開的門，故電流通過這扇門時(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)類似我們通過的較高檔場(chǎng)所的感應(yīng)門了：它看起來是關(guān)著的，但你走到它跟前需要通過的時(shí)候，它就自己開了，根本不用你自己費(fèi)大力去推，所以自然就沒有什么損耗了。
通過上面這個(gè)類比，我們可以知道，同步整流技術(shù)就是大大減少了開關(guān)電源輸出端的整流損耗，從而提高轉(zhuǎn)換效率，降低電源本身發(fā)熱。
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