基于同步整流技术的反激变换器的研究

摘要

低压大电流DC-DC模块电源一直占模块电源市场需求的一半左右，对其关键技术的研究有着重要的应用价值。近年来，随着诸如3.3V微处理器、数字信号处理器以及各种专用低压IC电路的应用日益普及，低压、大电流输出的模块电源日益成为一个重要的研究方向。模块电源的高效率是各厂家产品的亮点，也是业界追求的重要目标之一。传统的变换器中常采用普通二极管或肖特基二极管整流方式，由于二极管的正向导通压降大，其输出压降造成的损耗亦相当大，整流损耗成为变换器的主要损耗，已无法满足低压大电流开关电源高效率、小体积的需要。在此情况下，必须采用同步整流（Synchronous rectification，SR）技术，即采用功率MOSFET代替传统的肖特基二极管和普通二极管进行整流。由于功率MOSFET 导通电阻低、开关时间短、输入阻抗高，极大的降低了开关变换器整流时的损耗，提高了变换效率，因此成为低压大电流功率变换器首选的整流器件。同步整流技术与适当的电路拓扑结合，可得到低成本的高效率变换器。反激变换器具有电路拓扑简单、输入输出电气隔离、电压升/降范围宽，易于多路输出等优点，因此广泛应用于高电压、小功率的场合，在5～150W 电源中应用非常广泛。
　　 本文介绍了基于同步整流技术的反激变换器的设计，对反激变换器不同工作模式进行了比较，对缓冲电路的设计、同步整流技术进行了研究，详细阐述了同步整流反激变换器的工作原理。在分析同步整流技术的基础上，根据同步整流的特点，设计了适合于反激变换器的驱动方式，并对试验中应该注意的关键点进行了强调。本文对普通肖特基管整流反激电路和同步整流电路进行了理论上的分析，建立了损耗模型进行比较分析,并设计了一款85～265V输入，3.3V/4A输出的单端反激式开关电源。采用UC2842 芯片，副边分别采用肖特基二极管和同步整流MOS 管来实现整流输出，理论分析和试验结果都验证了同步整流电路在低压大电流电路中对于提高开关电源的效率有很明显的效果，反激同步整流电路在小功率的低压大电流开关电源中具有很大的实用价值。