同步整流實現反激變換器設計

摘要：詳細分析了同步整流反激變換器的工作原理和該驅動電路的工作原理，并在此基礎上設計了100V~375VDC 輸入，12V/4A 輸出的同步整流反激變換器，工作于電流斷續模式，控制芯片選用UC3842，對設計過程進行了詳細論述。通過Saber 仿真驗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。

　　引言

　　反激變換器具有電路簡單、輸入輸出電壓隔離、成本低、空間要求少等優點，在小功率開關電源中得到了廣泛的應用。但輸出電流較大、輸出電壓較低時，傳統的反激變換器，次級整流二極管通態損耗和反向恢復損耗大，效率較低。同步整流技術，采用通態電阻極低的專用功率MOSFET來取代整流二極管。把同步整流技術應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

　　反激變換器次級的整流二極管用同步整流管SR 代替，構成同步整流反激變換器，基本拓撲如圖1(a)所示。為實現反激變換器的同步整流，初級MOS 管Q 和次級同步整流管SR 必須按順序工作，即兩管的導通時間不能重疊。當初級MOS 管Q 導通時，SR 關斷，變壓器存儲能量;當初級MOS 管Q 關斷時，SR 導通，變壓器將存儲的能量傳送到負載。驅動信號時序如圖1(b)所示。在實際電路中，為了避免初級MOS 管Q 和次級同步整流管SR 同時導通，Q 的關斷時刻和SR 導通時刻之間應有延遲;同樣Q 的導通時刻和SR 的關斷時刻之間也應該有延遲。

　　圖1 同步整流反激變換器

　　2 同步整流管的驅動

　　SR 的驅動是同步整流電路的一個重要問題，需要合理選擇。本文采用分立元件構成驅動電路，該驅動電路結構較簡單、成本較低，適合寬輸入電壓范圍的變換器，具體驅動電路如圖2 所示。SR 的柵極驅動電壓取自變換器輸出電壓，因此使用該驅動電路的同步整流變換器的輸出電壓需滿足SR 柵極驅動電壓要求。

　　圖2 驅動電路

　　該驅動電路的基本工作原理：電流互感器T2 與次級同步整流管SR 串聯在同一支路，用來檢測SR 的電流。當有電流流過SR 的體二極管，則在電流互感器的二次側感應出電流，該電流通過R1 轉變成電壓，當電壓值達到并超過晶體管Q1 的發射結正向電壓時，Q1 導通，達到二極管VD 導通電壓時，VD 導通對其箝位。晶體管Q1 導通后，輸出電壓通過圖騰柱輸出電路驅動SR 開通。當SR 中的電流在電流互感器二次側電阻R1 上的采樣電壓降低到Q1 的導通閾值以下時，Q1 關斷，SR 關斷。