摘要：简要介绍了不对称半桥同步整流变换器的工作原理，对同步整流管的驱动方式进行了比较和选择，并在分析变换器的整流损耗的基础上，总结出了影响整流损耗和变换器效率的各种参数。

关键词：不对称半桥；同步整流；损耗

引言

目前，对低压大电流输出变换器的研究已经成为重要的课题之一，如何提高这类变换器的效率是研究的重点。在传统的dc/dc变换器中，对于低的输出电压，即使采用通态电压只有0.5v的肖特基二极管作为输出的整流器件，其输出压降造成的损耗亦相当可观。同步整流技术可有效减小整流损耗，适合同步整流技术的拓扑有多种形式，其中，采用同步整流的不对称半桥变换器具有显著优势，下面将对该变换器的工作原理，同步整流驱动方式的选择以及同步整流管损耗作详尽的分析。

1 不对称半桥变换器

不对称半桥dc/dc变换器是一种采用互补控制技术的变换器，与对称半桥变换器不同，该变换器两个主开关管的导通时间不相等，而是互补的，“不对称”由此而来。相对于其他电路拓扑，不对称半桥dc/dc变换器具有众多优点[1][2]，诸如实现了软开关；开关电压应力小；结构简单，所用元器件少；由于变压器副边是中心抽头型，输出滤波电感较小。将同步整流技术与不对称半桥变换器结合使用，可使变换器适合高频工作，并能获得很高效率。

图1

不对称半桥dc/dc变换器如图1所示[3]。图中，s1及s2为主开关；d1及c1和d2及c2分别为s1及s2的寄生元器件；n1及n2分别为两个次级与初级的匝数比；sr1及sr2为次级同步整流管，其工作方式等效于整流二极管；lr为变压器漏感；lm为励磁电感，所有的电压与电流已在图中标出。

为了简化分析，作如下假设：

1）滤波电感足够大，工作于电流连续模式；

2）变压器励磁电感和漏感都折算到原边；

3）开关寄生电容为常量，不随电压变化；

4）所有开关管和二极管都是理想的；

5）电容cp上的电压在一个开关周期内保持不变。

1.1 工作原理

设占空比为d，开关周期为t，s1在dt时间内导通。一个开关周期内s2上的平均电压为dvin，由于变压器的平均电压为零，因此cp上的电压也为dvin，可将变换器的工作过程分为4个阶段，图2为主要的电压电流波形。

图2

阶段1〔ta～tb〕主开关管s1开通，s2关断。此时励磁电流im以vm/lm的速率增加，p点电压vp=vin(1－d)；图中it=n1isr1－n2isr2为变压器次级绕组反射到初级的电流，流过初级绕组的电流ip=im＋it；

阶段2〔tb～tc〕主开关管s1及s2都关断，s2的zvs过程开始；

阶段3〔tc～td〕主开关管s2开通，s1关断。此时励磁电流以vm/lm的速率减小，p点电压vp=－vind；

阶段4〔td～te〕主开关管s1及s2都关断，s1的zvs过程开始。

1.2 zvs分析

s1和s2的zvs过程是相似的，所以，这里只对s2的zvs过程作分析，该过程〔tb～tc〕也有4个工作模态。

模态1图1中主开关管s1关断，此时s2，d1，d2和sr2都处于关断状态，仅sr1导通。电容c2放电，电压线性下降；c1充电，电压线性上升。p点电压vp线性下降，m点电压vm也线性下降，由于电压vm仍然是正向的，因而im继续增大，但速率会下降。当vp减小到零时，im增大到最大值，整流管sr2导通，此工作模态结束。如图3(a)所示。

图3

模态2整流管sr1及sr2导通，s1，s2，d1，d2关断。此时，电容c1及c2和漏感lr开始谐振，c2上的电压继续下降，vp转为负值。由于sr1及sr2导通，vm和vf为零，励磁电流im保持不变。在次

级，isr2增大，同时isr1减小，因而it=n1isr1－n2isr2下降。当it下降到零时，此模态结束。如图3(b)所示。

模态3sr1及sr2仍导通，s1，s2，d1，d2仍关断，电容c1及c2和漏感lr继续