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标题: 电源中的同步整流技术介绍[转贴] [打印本页]

作者: 同乐五洲 时间: 2008-2-25 14:59
标题: 电源中的同步整流技术介绍[转贴]
大家都知道，对于开关电源，在次级必然要有一个整流输出的过程。
作为整流电路的主要元件，通常用的是整流二极管（利用它的单向导电特性），它可以理解为一种被动式器件：只要有足够的正向电压它就开通，而不需要另外的控制电路。但其导通压降较高，快恢复二极管（FRD）或超快恢复二极管（SRD）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。这个压降完全是做的无用功，并且整流二极管是一种固定压降的器件，举个例子：如有一个管子压降为0.7V，其整流为12V时它的前端要等效12.7V电压，损耗占0.7/12.7≈5.5%.而当其为3.3V整流时，损耗为0.7/4（3.3+0.7）≈17.5%。可见此类器件在低压大电流的工作环境下其损耗是何等地惊人。这就导致电源效率降低，损耗产生的热能导致整流管进而开关电源的温度上升、机箱温度上升--------有时系统运行不稳定、电脑硬件使用寿命急剧缩短都是拜这个高温所赐。
随着电脑硬件技术的飞速发展，如GeForce 8800GTX显卡，其12V峰值电流为16.2A。所以必须制造能提供更大输出电流（如多核F1，四路12V，每路16A；3.3V和5V输出电流各高达24A）的电源转换器。
而当前世界的能源紧张问题的凸现，为广大用户提供更高转换效率（如多核R80，完全符合80PLUS标准）的电源转换器就是我们整个开关电源行业的不可回避的社会责任了。
如何解决这些问题？寻找更好的整流方式、整流器件。
同步整流技术和通态电阻（几毫欧到十几毫欧）极低的专用功率MOSFET就是在这个时刻走上开关电源技术发展的历史舞台了！
作为取代整流二极管以降低整流损耗的一种新器件，功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。因为用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。它可以理解为一种主动式器件，必须要在其控制极（栅极）有一定电压才能允许电流通过，这种复杂的控制要求得到的回报就是极小的电流损耗。
在实际应用中，一般在通过20-30A电流时才有0.2-0.3V的压降损耗。因为其压降等于电流与通态电阻的乘积，故小电流时，其压降和恒定压降的肖特基不同，电流越小压降越低。这个特性对于改善轻载效率（20%）尤为有效。这在80PLUS产品上已成为一种基本的解决方案了。
对于以上提到的两种整流方案，我们可以通过灌溉农田来理解：
肖特基整流管可以看成一条建在泥土上没有铺水泥的灌溉用的水道，从源头下来的水源在中途渗漏了很多，十方水可能只有七、八方到了农田里面。
而同步整流技术就如同一条镶嵌了光滑瓷砖的引水通道，除了一点点被太阳晒掉的损失外，十方水能有9.5方以上的水真正用于浇灌那些我们日日赖以生存的粮食。
我们的多核F1，多核R80，其3.3V整流电路采用了通态电阻仅为0.004欧的功率MOSFET，在通过24A峰值电流时压降仅为20*0.004=0.08V。如一般PC正常工作时的3.3V电流为10A，则其压降损耗仅为10*0.004=0.04V，损耗比例为0.04/4=1%，比之于传统肖特基加磁放大整流技术17.5%的损耗，其技术的进步已不仅仅是一个量的变化，而可以说是有了一个质的飞跃了。也可以说，我们为用户修建了一条严丝合缝的灌溉电脑配件的供电渠道。

[ 本帖最后由同乐五洲于 2008-2-25 15:32 编辑 ]

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作者: 我心地飞翔 时间: 2008-2-26 17:55
楼主这个图没看懂，我觉得有问题。

作者: 同乐五洲 时间: 2008-2-26 19:39
有什么问题请讲，大家交流，我不太懂，但是我相信坛子里肯定有懂的，这样大家可以互相学习了。也许这幅好懂些。

作者: 我心地飞翔 时间: 2008-2-26 21:02
上面那个图没看懂，下面这个就是单相全波整流电路，采用了带中心抽头的变压器，整流得到2个电压。

作者: 张先生 时间: 2008-2-26 21:05
上面的图应该更简单，按变压器次级上正下负和下正上负分别考虑即可。

作者: 我心地飞翔 时间: 2008-2-26 21:28
上面那个图当变压器上正下负的时候V1导通、V2截止，给电容充电、当变压器下正上负时V1截止、V2导通就给电容放电了，这个状态不对。

作者: 张先生 时间: 2008-2-26 21:42
加上负载电阻你再看看，电源没有不给负载供电的吧！

网上对第1个图的分析：
V1及V2为功率MOSFET，在次级电压的正半周，V1导通，V2关断，V1起整流作用；在次级电压的负半周，V1关断，V2导通，V2起到续流作用。同步整流电路的功率损耗主要包括V1及V2的导通损耗及栅极驱动损耗。当开关频率低于1MHz时，导通损耗占主导地位；开关频率高于1MHz时，以栅极驱动损耗为主。

作者: 同乐五洲 时间: 2008-2-27 08:53
感谢张SIR的讲解。发这贴是为了加深对电源知识的认识，就算为了维修将来的电源打个基础吧，必竟多了解一些没有坏处。

作者: 我心地飞翔 时间: 2008-2-28 14:01
第一个图一直以为是全波整流，而实际上是半波整流。

作者: 凌越維修 时间: 2008-2-28 16:28
感謝樓主大人及張老師對整流電路的介紹,讓我有深一層認識

作者: 花都天使 时间: 2008-2-29 00:56
标题: 看过!
MOSFET除了有开关频率和低功耗的特性外,还有什么参数是值得我们注意的呢?例如需压值...

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