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同步整流mos工作原理-同步整流基本電路結構及與肖特基整流的比較-KIA MOS管

信息來源：本站　日期：2018-12-06　

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同步整流

同步整流是采用通態電阻極低的專用功率MOSFET，來取代整流二極管以降低整流損耗的一項新技術。它能大大提高DC/DC變換器的效率并且不存在由肖特基勢壘電壓而造成的死區電壓。

同步整流的基本電路結構

功率MOSFET屬于電壓控制型器件，它在導通時的伏安特性呈線性關系。用功率MOSFET做整流器時，要求柵極電壓必須與被整流電壓的相位保持同步才能完成整流功能，故稱之為同步整流。

PS7516和PS7616是鋰電池升壓輸出5V1A,2A的同步整流升壓經典IC，FP6717，FP6716也是鋰電池升壓輸出5V3A，5V2A中的佼佼者。

同步整流mos工作原理

同步整流mos工作原理祥情入如下：圖下(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。

同步整流,同步整流mos工作原理

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上圖（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，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。

為什么要應用同步整流技術

電子技術的發展，使得電路的工作電壓越來越低、電流越來越大。低電壓工作有利于降低電路的整體功率消耗，但也給電源設計提出了新的難題。

開關電源的損耗主要由3部分組成：功率開關管的損耗，高頻變壓器的損耗，輸出端整流管的損耗。在低電壓、大電流輸出的情況下，整流二極管的導通壓降較高，輸出端整流管的損耗尤為突出。快恢復二極管（FRD）或超快恢復二極管（SRD）可達1.0～1.2V，即使采用低壓降的肖特基二極管（SBD），也會產生大約0.6V的壓降，這就導致整流損耗增大，電源效率降低。

舉例說明，筆記本電腦普遍采用3.3V甚至1.8V或1.5V的供電電壓，所消耗的電流可達20A。此時超快恢復二極管的整流損耗已接近甚至超過電源輸出功率的50%。即使采用肖特基二極管，整流管上的損耗也會達到（18%～40%）PO，占電源總損耗的60%以上。因此，傳統的二極管整流電路已無法滿足實現低電壓、大電流開關電源高效率及小體積的需要，成為制約DC/DC變換器提高效率的瓶頸。

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