基于同步整流技術(shù)的反激變換器

　摘要：反激變換器應(yīng)用廣泛，采用同步整流技術(shù)能夠很好的提高反激變換器效率，同時(shí)為使同步整流管的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，采用分立元件構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。詳細(xì)分析了同步整流反激變換器的工作原理和該驅(qū)動(dòng)電路的工作原理，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了100V~375VDC 輸入，12V/4A 輸出的同步整流反激變換器，工作于電流斷續(xù)模式，控制芯片選用UC3842，對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)論述。通過(guò)Saber 仿真驗(yàn)證了原理分析的正確性，證明該變換器具有較高的變換效率。

　　0 引言

　　隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)在人們生活中的不斷滲透，電子產(chǎn)品的數(shù)量不斷增加。其能量消耗已大大超過(guò)了人們生活中照明所用的能源。國(guó)家能源局預(yù)測(cè)，2010 年全國(guó)電力需求，可能將達(dá)到4 萬(wàn)億kWh 左右，增長(zhǎng)的速度超過(guò)2009 年8%或者9%。全國(guó)電力需求增長(zhǎng)速度非?？?，但發(fā)電量增長(zhǎng)有限，中國(guó)面臨嚴(yán)重的電力短缺問(wèn)題。節(jié)約能源可以顯著減少所需的電能，同時(shí)減少發(fā)電廠數(shù)量，減少發(fā)電廠排放的廢氣廢水和灰渣對(duì)環(huán)境的污染。而電源是節(jié)約能源的重要環(huán)節(jié)。

　　開(kāi)關(guān)電源，它是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)通斷的時(shí)間比率來(lái)維持輸出電壓穩(wěn)定的一種電源，廣泛應(yīng)用在諸如計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、攝像機(jī)等電子設(shè)備上。反激變換器具有電路簡(jiǎn)單、輸入輸出電壓隔離、成本低、空間要求少等優(yōu)點(diǎn)，在小功率開(kāi)關(guān)電源中得到了廣泛的應(yīng)用。但輸出電流較大、輸出電壓較低時(shí)，傳統(tǒng)的反激變換器，次級(jí)整流二極管通態(tài)損耗和反向恢復(fù)損耗大，效率較低。同步整流技術(shù)，采用通態(tài)電阻極低的專用功率MOSFET來(lái)取代整流二極管。把同步整流技術(shù)應(yīng)用到反激變換器能夠很好提高變換器的效率。

　　1 同步整流反激變換器原理

　　反激變換器次級(jí)的整流二極管用同步整流管SR 代替，構(gòu)成同步整流反激變換器，基本拓?fù)淙鐖D1（a）所示。為實(shí)現(xiàn)反激變換器的同步整流，初級(jí)MOS 管Q 和次級(jí)同步整流管SR 必須按順序工作，即兩管的導(dǎo)通時(shí)間不能重疊。當(dāng)初級(jí)MOS 管Q 導(dǎo)通時(shí)，SR 關(guān)斷，變壓器存儲(chǔ)能量；當(dāng)初級(jí)MOS 管Q 關(guān)斷時(shí)，SR 導(dǎo)通，變壓器將存儲(chǔ)的能量傳送到負(fù)載。驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)序如圖1（b）所示。在實(shí)際電路中，為了避免初級(jí)MOS 管Q 和次級(jí)同步整流管SR 同時(shí)導(dǎo)通，Q 的關(guān)斷時(shí)刻和SR 導(dǎo)通時(shí)刻之間應(yīng)有延遲；同樣Q 的導(dǎo)通時(shí)刻和SR 的關(guān)斷時(shí)刻之間也應(yīng)該有延遲。

圖1 同步整流反激變換器

　　2 同步整流管的驅(qū)動(dòng)

　　SR 的驅(qū)動(dòng)是同步整流電路的一個(gè)重要問(wèn)題，需要合理選擇。本文采用分立元件構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、成本較低，適合寬輸入電壓范圍的變換器，具體驅(qū)動(dòng)電路如圖2 所示。SR 的柵極驅(qū)動(dòng)電壓取自變換器輸出電壓，因此使用該驅(qū)動(dòng)電路的同步整流變換器的輸出電壓需滿足SR 柵極驅(qū)動(dòng)電壓要求。