基于同步整流技術(shù)的反激變換器

　摘要：反激變換器應用廣泛，采用同步整流技術(shù)能夠很好的提高反激變換器效率，同時為使同步整流管的驅(qū)動電路簡單，采用分立元件構(gòu)成驅(qū)動電路。詳細分析了同步整流反激變換器的工作原理和該驅(qū)動電路的工作原理，并在此基礎(chǔ)上設(shè)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(xù)模式，控制芯片選用UC3842，對設(shè)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。

　　0 引言

　　隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)在人們生活中的不斷滲透，電子產(chǎn)品的數(shù)量不斷增加。其能量消耗已大大超過了人們生活中照明所用的能源。國家能源局預測，2010 年全國電力需求，可能將達到4 萬億kWh 左右，增長的速度超過2009 年8%或者9%。全國電力需求增長速度非?？?，但發(fā)電量增長有限，中國面臨嚴重的電力短缺問題。節(jié)約能源可以顯著減少所需的電能，同時減少發(fā)電廠數(shù)量，減少發(fā)電廠排放的廢氣廢水和灰渣對環(huán)境的污染。而電源是節(jié)約能源的重要環(huán)節(jié)。

　　開關(guān)電源，它是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過控制開關(guān)通斷的時間比率來維持輸出電壓穩(wěn)定的一種電源，廣泛應用在諸如計算機、電視機、攝像機等電子設(shè)備上。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(yōu)點，在小功率開關(guān)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(tǒng)的反激變換器，次級整流二極管通態(tài)損耗和反向恢復損耗大，效率較低。同步整流技術(shù)，采用通態(tài)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(shù)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(gòu)成同步整流反激變換器，基本拓撲如圖1（a）所示。為實現(xiàn)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(guān)斷，變壓器存儲能量；當初級MOS 管Q 關(guān)斷時，SR 導通，變壓器將存儲的能量傳送到負載。驅(qū)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(guān)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(guān)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(qū)動

　　SR 的驅(qū)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(gòu)成驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)較簡單、成本較低，適合寬輸入電壓范圍的變換器，具體驅(qū)動電路如圖2 所示。SR 的柵極驅(qū)動電壓取自變換器輸出電壓，因此使用該驅(qū)動電路的同步整流變換器的輸出電壓需滿足SR 柵極驅(qū)動電壓要求。