詳解同步整流技術在正激變換器中的應用

本文中采用的切輕載的方法是：在變換器的原邊檢測電流信號，設定在效率出現拐點時的負載為切換的負載點，當檢測到電流小于該設定值后由原邊輸出一個信號，該信號傳遞到副邊并最終切斷同步整流信號，使變換器工作在二極管整流狀態。

此處，電流檢測是一個需要重點考慮的問題，在電感電流沒有反向時，變壓器原邊的電流始終是流進同名端留出異名端的，而在輕載的時候，由于電感電流反向， 變壓器副邊流過同名端進異名端出的電流，原邊流過異名端進同名端出的電流，因此在檢測電流的時候必須能夠檢測到雙向的電流。

檢測電流一 般有電阻和電流互感器等檢測方法，如果用電阻顯然可以檢測雙向的電流，但是考慮到損耗太大，因此電阻檢測不可行；如果用電流互感器檢測電流，那么電流互感 器副邊的接法就必須考慮到能夠檢測雙向的電流，因此如圖10所示，電流互感器副邊與電阻串聯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 感器流過反向電流的時候，由于二極管的阻斷作用，這個反向電流將不會被檢測到，換成齊納二極管后，當電流互感器流過反向電流的時候，齊納二極管被擊穿并穩 定在一個電壓值，電流互感器的副邊流過一個流進同名端的電流，并且電流互感器利用齊納二極管上的壓降來進行磁復位，因此就檢測到了原邊流過的反向電流。

另外，因為電流互感器檢測的是流過開關管的電流信號，而由于變壓器磁復位的時候電流是從復位繞組的同名端流進，異名端流出的，這個電流是不需要檢測的，因此，電流互感器要放在如圖9中所示的位置，正確檢測流過開關管的電流信號。

5 實驗結果

本文采用外驅同步整流的方法，制作了一臺高壓輸入低壓輸出的電源模塊原理樣機，另外本文還采用了平面變壓器技術及表面貼片技術，與傳統變壓器相比，由 pcb繞組組成的平面變壓器，具有電流密度大、變壓器漏感小等優點。平面變壓器技術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的占空比丟失 問題，還可以保證批量生產時良好的參數一致性，原理樣機如圖11所示，樣機的具體參數如下：

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，原邊主管驅動、副邊整流管及續流管驅動和輸出電壓紋波，可以看出紋波小于100mv，整流管與續流管驅動之間加入死區，并且整流管滯后于主管開通、提前于主管關斷。

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

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

　　6 結束語

本文指出了柵極電荷保持的自驅型同步整流方法存在的缺點，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需要注意的 問題；最后制作了一臺28v（16~36v）輸入，5v/10a輸出的模塊電源原理樣機，進行了實驗驗證。實驗結果表明，相對于二極管整流的單端正激變換 器，該拓撲結構和控制策略能夠有效地提高模塊電源的效率，同時具有體積小、動態性能好的優點，滿足低壓輸入大電流輸出模塊電源的應用需求。