同步整流實現(xiàn)反激變換器設(shè)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(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。

　　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(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。

　　圖2 驅(qū)動電路

　　該驅(qū)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(lián)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(cè)感應出電流，該電流通過R1 轉(zhuǎn)變成電壓，當電壓值達到并超過晶體管Q1 的發(fā)射結(jié)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(qū)動SR 開通。當SR 中的電流在電流互感器二次側(cè)電阻R1 上的采樣電壓降低到Q1 的導通閾值以下時，Q1 關(guān)斷，SR 關(guān)斷。