同步整流的基本工作原理
發布時間:2008/10/9 0:00:00 訪問次數:4360
圖1(a)所示為n溝道功率mos管構成的同步整流管sr和sbd整流二極管的電路圖形符號,整流二極管有兩個極:即陽極a和陰極k。功率mos管有三個極:即漏極d、源極s和門極g。在用做同步整流管時,將功率mos管反接使用,即源極s接電源正端,相當于二極管的陽極a;漏極d接電壓負端,相當于二極管的陰極k;當功率mos管在門極g信號的作用下導通時,電流電源極s流向漏極d。而功率mos管作為開關使用時,漏極d接電源正端,源極s接電壓負端;導通時,相當于開關閉合,電流由漏極d流向源極s。
圖1 同步整流管和整流二極管
同步整流管sr及整流二極管構成的半波整流電路如圖1(b)所示。當sr的門極驅動電壓ug,與正弦波電源電壓仍同步變化時,則負載r上得到的是與二極管整流電路相同的半波正弦波電壓波形1fr。
同步整流管的源一漏極之間有寄生的體二極管,還有輸出結電容(未畫出),驅動信號加在門極和源極(g-s)之間,是一種可控的開關器件。皿關斷時,電流仍然可以由體二極管流通。不過m體二極管的正向導通壓降和反向恢復時間都比sbd大得多,因此,一旦電流流過sr的體二極管,則整流損耗將明顯增加。
由于同步整流是由可控的三端半導體開關器件來實現的,因此必須要有符合一定時序關系的門極驅動信號去控制它,使其像一個二極管一樣地導通和關斷。驅動方法對銀的整體性能影響很大,因此,門極驅動信號往往是設計同步整流電路時必須要解決的首要問題。例如,sr開通過早或關斷過晚,都可能造成短路,而開通過晚或關斷過早又可能使sr的體二極管導通,使整流損耗和器件應力增大。
綜上所述,當功率mos管反接時可以作為sr使用,其特點如下:
(1)sr是一個可控的三極開關器件,在門極和源極之間加人驅動信號時,可以控制功率mos管源極s和漏極d之間的通/斷。
(2)門極驅動信號和源極電壓同步,如源極為高電平時,驅動信號也是高電平則mos管導通;反之,源極為低電平時,驅動信號也是低電平,則mos管關斷;這樣就自然實現了整流,而且電流也只能由源極s流向漏極d。由于是通過門極信號和源極電壓同步來實現整流的,因此把這種整流方式稱為同步整流。
(3)用于pwm開關轉換器中的同步整流管sd代替sbd作為整流管或續流工作時,必須保證門極有正確的控制時序,使其工作與pwm開關轉換器的主開關管同步協調工作。因此不同的開關轉換器主電路,其同步整流管的控制時序也是不同的。同步整流開關管的控制時序將在后面進行介紹。
(4)在功率mos管反接的情況下,其固有的體二極管極性卻是正向的。有時要利用它先導通,以便過渡到功率mos管進入整流狀態。但由于體二極管的正向壓降較大,常常不希望它導通或導通時問過長。
歡迎轉載,信息來自維庫電子市場網(www.dzsc.com)
圖1(a)所示為n溝道功率mos管構成的同步整流管sr和sbd整流二極管的電路圖形符號,整流二極管有兩個極:即陽極a和陰極k。功率mos管有三個極:即漏極d、源極s和門極g。在用做同步整流管時,將功率mos管反接使用,即源極s接電源正端,相當于二極管的陽極a;漏極d接電壓負端,相當于二極管的陰極k;當功率mos管在門極g信號的作用下導通時,電流電源極s流向漏極d。而功率mos管作為開關使用時,漏極d接電源正端,源極s接電壓負端;導通時,相當于開關閉合,電流由漏極d流向源極s。
圖1 同步整流管和整流二極管
同步整流管sr及整流二極管構成的半波整流電路如圖1(b)所示。當sr的門極驅動電壓ug,與正弦波電源電壓仍同步變化時,則負載r上得到的是與二極管整流電路相同的半波正弦波電壓波形1fr。
同步整流管的源一漏極之間有寄生的體二極管,還有輸出結電容(未畫出),驅動信號加在門極和源極(g-s)之間,是一種可控的開關器件。皿關斷時,電流仍然可以由體二極管流通。不過m體二極管的正向導通壓降和反向恢復時間都比sbd大得多,因此,一旦電流流過sr的體二極管,則整流損耗將明顯增加。
由于同步整流是由可控的三端半導體開關器件來實現的,因此必須要有符合一定時序關系的門極驅動信號去控制它,使其像一個二極管一樣地導通和關斷。驅動方法對銀的整體性能影響很大,因此,門極驅動信號往往是設計同步整流電路時必須要解決的首要問題。例如,sr開通過早或關斷過晚,都可能造成短路,而開通過晚或關斷過早又可能使sr的體二極管導通,使整流損耗和器件應力增大。
綜上所述,當功率mos管反接時可以作為sr使用,其特點如下:
(1)sr是一個可控的三極開關器件,在門極和源極之間加人驅動信號時,可以控制功率mos管源極s和漏極d之間的通/斷。
(2)門極驅動信號和源極電壓同步,如源極為高電平時,驅動信號也是高電平則mos管導通;反之,源極為低電平時,驅動信號也是低電平,則mos管關斷;這樣就自然實現了整流,而且電流也只能由源極s流向漏極d。由于是通過門極信號和源極電壓同步來實現整流的,因此把這種整流方式稱為同步整流。
(3)用于pwm開關轉換器中的同步整流管sd代替sbd作為整流管或續流工作時,必須保證門極有正確的控制時序,使其工作與pwm開關轉換器的主開關管同步協調工作。因此不同的開關轉換器主電路,其同步整流管的控制時序也是不同的。同步整流開關管的控制時序將在后面進行介紹。
(4)在功率mos管反接的情況下,其固有的體二極管極性卻是正向的。有時要利用它先導通,以便過渡到功率mos管進入整流狀態。但由于體二極管的正向壓降較大,常常不希望它導通或導通時問過長。
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