詳解同步整流技術(shù)在正激變換器中的應(yīng)用

本文中采用的切輕載的方法是：在變換器的原邊檢測(cè)電流信號(hào)，設(shè)定在效率出現(xiàn)拐點(diǎn)時(shí)的負(fù)載為切換的負(fù)載點(diǎn)，當(dāng)檢測(cè)到電流小于該設(shè)定值后由原邊輸出一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)傳遞到副邊并最終切斷同步整流信號(hào)，使變換器工作在二極管整流狀態(tài)。

此處，電流檢測(cè)是一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，在電感電流沒(méi)有反向時(shí)，變壓器原邊的電流始終是流進(jìn)同名端留出異名端的，而在輕載的時(shí)候，由于電感電流反向， 變壓器副邊流過(guò)同名端進(jìn)異名端出的電流，原邊流過(guò)異名端進(jìn)同名端出的電流，因此在檢測(cè)電流的時(shí)候必須能夠檢測(cè)到雙向的電流。

檢測(cè)電流一 般有電阻和電流互感器等檢測(cè)方法，如果用電阻顯然可以檢測(cè)雙向的電流，但是考慮到損耗太大，因此電阻檢測(cè)不可行；如果用電流互感器檢測(cè)電流，那么電流互感 器副邊的接法就必須考慮到能夠檢測(cè)雙向的電流，因此如圖10所示，電流互感器副邊與電阻串聯(lián)的二極管必須用齊納二極管，如果副邊用普通的二極管，在電流互 感器流過(guò)反向電流的時(shí)候，由于二極管的阻斷作用，這個(gè)反向電流將不會(huì)被檢測(cè)到，換成齊納二極管后，當(dāng)電流互感器流過(guò)反向電流的時(shí)候，齊納二極管被擊穿并穩(wěn) 定在一個(gè)電壓值，電流互感器的副邊流過(guò)一個(gè)流進(jìn)同名端的電流，并且電流互感器利用齊納二極管上的壓降來(lái)進(jìn)行磁復(fù)位，因此就檢測(cè)到了原邊流過(guò)的反向電流。

另外，因?yàn)殡娏骰ジ衅鳈z測(cè)的是流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流信號(hào)，而由于變壓器磁復(fù)位的時(shí)候電流是從復(fù)位繞組的同名端流進(jìn)，異名端流出的，這個(gè)電流是不需要檢測(cè)的，因此，電流互感器要放在如圖9中所示的位置，正確檢測(cè)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流信號(hào)。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文采用外驅(qū)同步整流的方法，制作了一臺(tái)高壓輸入低壓輸出的電源模塊原理樣機(jī)，另外本文還采用了平面變壓器技術(shù)及表面貼片技術(shù)，與傳統(tǒng)變壓器相比，由 pcb繞組組成的平面變壓器，具有電流密度大、變壓器漏感小等優(yōu)點(diǎn)。平面變壓器技術(shù)不僅可以有效的提高模塊的功率密度，大幅改善由于漏感帶來(lái)的占空比丟失 問(wèn)題，還可以保證批量生產(chǎn)時(shí)良好的參數(shù)一致性，原理樣機(jī)如圖11所示，樣機(jī)的具體參數(shù)如下：

工作頻率：f=300khz；

輸入直流電壓：vin=28v（16v ~36v）；

輸出直流電壓：vo=5v；

輸出直流電流：io=10a；

模塊體積：57.9×61×12.7mm3

圖12給出了在額定輸入、滿載輸出時(shí)，原邊主管驅(qū)動(dòng)、副邊整流管及續(xù)流管驅(qū)動(dòng)和輸出電壓紋波，可以看出紋波小于100mv，整流管與續(xù)流管驅(qū)動(dòng)之間加入死區(qū)，并且整流管滯后于主管開(kāi)通、提前于主管關(guān)斷。

圖13分別給出了不同輸入電壓，負(fù)載從10%io~90%io（1a~9a）以及從90%io~10%io（9a~1a）跳變時(shí)，各路輸出電壓的紋波波 形，由圖中可以看出，負(fù)載跳變時(shí)，16v、28v和36v輸入時(shí)輸出電壓的脈動(dòng)分別為240mv、240mv和280mv，且恢復(fù)時(shí)間小于500μs。

圖14給出的分別是原理樣機(jī)在額定輸入不同負(fù)載輸出以及不同輸入電壓滿載輸出條件下的整機(jī)效率曲線，在額定輸入滿載輸出時(shí)整機(jī)的變換效率可達(dá)88%。

　　6 結(jié)束語(yǔ)

本文指出了柵極電荷保持的自驅(qū)型同步整流方法存在的缺點(diǎn)，并且提出了一種新的控制策略；另外本文以單端正激電路為例，分析了在同步整流輕載時(shí)需要注意的 問(wèn)題；最后制作了一臺(tái)28v（16~36v）輸入，5v/10a輸出的模塊電源原理樣機(jī)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)于二極管整流的單端正激變換 器，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略能夠有效地提高模塊電源的效率，同時(shí)具有體積小、動(dòng)態(tài)性能好的優(yōu)點(diǎn)，滿足低壓輸入大電流輸出模塊電源的應(yīng)用需求。