同步整流电路.doc

　　随着现代电子技术向高速度高频率发展的趋势，电源模块的发展趋势必然是朝着更低电压、更大电流的方向发展，电源整流器的开关损耗及导通压降损耗也就成为电源功率损耗的重要因素。而在传统的次级整流电路中，肖特基二极管是低电压、大电流应用的首选。其导通压降基本上都大于0.4V，当电源模块的输出电压随着现代电子技术发展继续降低时，电源模块的效率就低得惊人了，例如在输出电压为3.3V时效率降为80%，1.5V输出时效率不到70%，这时再采用肖特基二极管整流方式就变得不太可能了。 　　为了提高效率降低损耗，采用同步整流技术已成为低电压、大电流电源模块的一种必然手段。同步整流技术大体上可以分为自驱动（selfdriven）和他驱动（controldriven）两种方式。本文介绍了一种具有预测时间和超低导通电阻（低至2.8mΩ/25℃）的他驱动同步整流技术，既达到了同步整流的目的，降低了开关损耗和导通损耗，又解决了交叉导通问题，使同步整流的效率高达95%，从而使整个电源的效率也高达90%以上。 　　1SRM4010同步整流模块功能简介 　　SRM4010是一种高效率他激式同步整流模块，它直接和变压器的次级相连，可提供40A的输出电流，输出电压范围在1∽5V之间。它能够在200∽400kHz工作频率范围内调整，且整流效率高达95%。如果需要更大的电流，还可以直接并联使用，使设计变得非常简单。 　　SRM4010模块是一种9脚表面封装器件，模块被封装在一个高强电流接口装置包里，感应系数极低，接线端功能强大，具有大电流低噪声等优异特性。 　　SRM4010引脚功能及应用方式一览表 　　引脚号引脚名称引脚功能应用方式 　　1CTCHCatch功率MOSFET漏极接滤波电感和变压器次级正端 　　2FWDForward功率MOSFET漏极接变压器次级负端 3SGND外控信号参考地外围控制电路公共地 　　4REGin内部线性调整器输入可以外接辅助绕组或悬空 　　5REGout5V基准输出可为次级反馈控制电路提供电压 　　6PGND同步整流MOSFET功率地Catch和Forward功率MOSFET公共地 　　7CDLY轻载复位电容端设置变压器轻载时的复位时间 　　8CPDT同步整流预测时间电容端Catch同步整流管设置预置时间 　　9SPD振铃鉴别端区分CatchMOSFET导通和振铃 　　2SRM4010同步整流模块的应用实例及其工作原理分析 　　SRM4010模块仅和C2、C3两只电容就完成了同步整流功能，其工作原理如下： 　　在初级开关管(V3)导通期间，模块中的CatchMOSFET截止，电流从变压器次级正端流经输出电感、输出电容和负载，在经ForwardMOSFET回到变压器次级负端；当初级开关管截止时，变压器中电流回零，模块的1脚因输出电感的电流因素也下降到0V，在这种情况下，电流流经CatchMOSFET的体二极管，随即CatchMOSFET导通以减小电压降，体二极管的导通时间要特别短。因为电源工作频率200kHz(工作频率的选择见下文3.1)，开关周期为5000ns，所以本例中取50ns，这一导通时间仅占开关周期的1%，因此开关损耗就很低。另外，因变压器的磁化电流使模块的2脚电压变为正电压，这样就达到了变压器的磁复位，保持变压器线圈中的伏秒平衡。 　　因为变压器中不能维持直流电压，变压器的开和关的面积要相等。变压器复位后，电压实际上就转化为ForwardMOSFET体二极管上的轻度电压偏差。这个电压的幅值约为-0.5V，尽管有这个电压存在，因为在这个过程中几乎没有电流流过，也就没有什么功率损耗。当初级开关管导通时，内部控制电路在电压上升之前一点关闭CatchMOSFET，并且打开ForwardMOSFET。这样既减少了开关损耗，又避免了交叉导通问题。反之，当初级开关管截止时，内部控制电路在CatchMOSFET导通之前关闭ForwardMOSFET，随即打开CatchMOSFET，同样避免了交叉导通问题。 　　C2是用来设置Catch同步整流管的预测时间，它决定了漏极电压上升和栅极电压上升之间的时间，它的典型值是0∽47pF。增大电容值，就会增加预测延迟时间，只要在变换脉冲增加时不产生振铃现象，这一时间应尽可能的短。实验证明当电容值取39pF时，会产生轻微的振铃现象，所以取标称电容值47pF，即使在电源启动时也不会产生振铃现象，在电源正常工作时还可以大大提高电源效率。 C3的设置是为了使电源轻载工作时变压器可以达到磁复位。为了达到复位，当CatchMOSFET的栅极导通时，ForwardMOSFET驱动电路内置了一个使其截止的时间，电容越大截止时间越长。最恰当的时间是刚好使变压器能够达到磁复位。时间太长就会降低ForwardMOSFET的带载