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同步整流的基本工作原理

发布时间:2008/10/9 0:00:00 访问次数:4380

  图1(a)所示为n沟道功率mos管构成的同步整流管sr和sbd整流二极管的电路图形符号,整流二极管有两个极:即阳极a和阴极k。功率mos管有三个极:即漏极d、源极s和门极g。在用做同步整流管时,将功率mos管反接使用,即源极s接电源正端,相当于二极管的阳极a;漏极d接电压负端,相当于二极管的阴极k;当功率mos管在门极g信号的作用下导通时,电流电源极s流向漏极d。而功率mos管作为开关使用时,漏极d接电源正端,源极s接电压负端;导通时,相当于开关闭合,电流由漏极d流向源极s。

  图1 同步整流管和整流二极管

  同步整流管sr及整流二极管构成的半波整流电路如图1(b)所示。当sr的门极驱动电压ug,与正弦波电源电压仍同步变化时,则负载r上得到的是与二极管整流电路相同的半波正弦波电压波形1fr。

  同步整流管的源一漏极之间有寄生的体二极管,还有输出结电容(未画出),驱动信号加在门极和源极(g-s)之间,是一种可控的开关器件。皿关断时,电流仍然可以由体二极管流通。不过m体二极管的正向导通压降和反向恢复时间都比sbd大得多,因此,一旦电流流过sr的体二极管,则整流损耗将明显增加。

  由于同步整流是由可控的三端半导体开关器件来实现的,因此必须要有符合一定时序关系的门极驱动信号去控制它,使其像一个二极管一样地导通和关断。驱动方法对银的整体性能影响很大,因此,门极驱动信号往往是设计同步整流电路时必须要解决的首要问题。例如,sr开通过早或关断过晚,都可能造成短路,而开通过晚或关断过早又可能使sr的体二极管导通,使整流损耗和器件应力增大。

  综上所述,当功率mos管反接时可以作为sr使用,其特点如下:

  (1)sr是一个可控的三极开关器件,在门极和源极之间加人驱动信号时,可以控制功率mos管源极s和漏极d之间的通/断。

  (2)门极驱动信号和源极电压同步,如源极为高电平时,驱动信号也是高电平则mos管导通;反之,源极为低电平时,驱动信号也是低电平,则mos管关断;这样就自然实现了整流,而且电流也只能由源极s流向漏极d。由于是通过门极信号和源极电压同步来实现整流的,因此把这种整流方式称为同步整流。

  (3)用于pwm开关转换器中的同步整流管sd代替sbd作为整流管或续流工作时,必须保证门极有正确的控制时序,使其工作与pwm开关转换器的主开关管同步协调工作。因此不同的开关转换器主电路,其同步整流管的控制时序也是不同的。同步整流开关管的控制时序将在后面进行介绍。

  (4)在功率mos管反接的情况下,其固有的体二极管极性却是正向的。有时要利用它先导通,以便过渡到功率mos管进入整流状态。但由于体二极管的正向压降较大,常常不希望它导通或导通时问过长。

  欢迎转载,信息来自维库电子市场网(www.dzsc.com)



  图1(a)所示为n沟道功率mos管构成的同步整流管sr和sbd整流二极管的电路图形符号,整流二极管有两个极:即阳极a和阴极k。功率mos管有三个极:即漏极d、源极s和门极g。在用做同步整流管时,将功率mos管反接使用,即源极s接电源正端,相当于二极管的阳极a;漏极d接电压负端,相当于二极管的阴极k;当功率mos管在门极g信号的作用下导通时,电流电源极s流向漏极d。而功率mos管作为开关使用时,漏极d接电源正端,源极s接电压负端;导通时,相当于开关闭合,电流由漏极d流向源极s。

  图1 同步整流管和整流二极管

  同步整流管sr及整流二极管构成的半波整流电路如图1(b)所示。当sr的门极驱动电压ug,与正弦波电源电压仍同步变化时,则负载r上得到的是与二极管整流电路相同的半波正弦波电压波形1fr。

  同步整流管的源一漏极之间有寄生的体二极管,还有输出结电容(未画出),驱动信号加在门极和源极(g-s)之间,是一种可控的开关器件。皿关断时,电流仍然可以由体二极管流通。不过m体二极管的正向导通压降和反向恢复时间都比sbd大得多,因此,一旦电流流过sr的体二极管,则整流损耗将明显增加。

  由于同步整流是由可控的三端半导体开关器件来实现的,因此必须要有符合一定时序关系的门极驱动信号去控制它,使其像一个二极管一样地导通和关断。驱动方法对银的整体性能影响很大,因此,门极驱动信号往往是设计同步整流电路时必须要解决的首要问题。例如,sr开通过早或关断过晚,都可能造成短路,而开通过晚或关断过早又可能使sr的体二极管导通,使整流损耗和器件应力增大。

  综上所述,当功率mos管反接时可以作为sr使用,其特点如下:

  (1)sr是一个可控的三极开关器件,在门极和源极之间加人驱动信号时,可以控制功率mos管源极s和漏极d之间的通/断。

  (2)门极驱动信号和源极电压同步,如源极为高电平时,驱动信号也是高电平则mos管导通;反之,源极为低电平时,驱动信号也是低电平,则mos管关断;这样就自然实现了整流,而且电流也只能由源极s流向漏极d。由于是通过门极信号和源极电压同步来实现整流的,因此把这种整流方式称为同步整流。

  (3)用于pwm开关转换器中的同步整流管sd代替sbd作为整流管或续流工作时,必须保证门极有正确的控制时序,使其工作与pwm开关转换器的主开关管同步协调工作。因此不同的开关转换器主电路,其同步整流管的控制时序也是不同的。同步整流开关管的控制时序将在后面进行介绍。

  (4)在功率mos管反接的情况下,其固有的体二极管极性却是正向的。有时要利用它先导通,以便过渡到功率mos管进入整流状态。但由于体二极管的正向压降较大,常常不希望它导通或导通时问过长。

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