MOSFET同步整流|图文干货-KIA MOS管
MOSFET同步整流技术
1.同步整流正激变换器
图1给出的是一种电压自驱动同步整流正激变换器 ，图1中两个与变压器耦合的分离辅助绕组N4、N5用来分别驱动两个同步整流管 S201 、 S202。
当主开关管导通时，变压器副边绕组上正下负，S201栅极电压为高，导通整流；主开关管截止时，副边绕组下正上负，续流S202栅极为高，导通续流。
正激变换器中，同步整流S201的运行情况与变压器磁复位方式有关。如果采用如图1所示的辅助绕组复位电路，在复位结束过程之后，变压器电压保持为零的死区时间内，输出电流流经续流 同步整流管S202，但是S202栅极无驱动电压，所以输出电流必须流经S202 的体二极管。
MOSFET体二极管的正向导通电压高，反向恢复特性差，导通损耗非常大，这就使采用 MOSFET整流的优势大打折扣，
为了解决这一问题，较为简单的做法是在S202的漏极和源极之间并联一个肖特基二极管D201在S202截止的时间内，代替S202的体二极管续流，这一方法增加的元件不多，线路简单，也很实用。
为了优化驱动波形，可以采用分离的辅助绕组来分别驱动两个同步整流管，比起传统的副边绕组直接驱动的同步整流变换器来说，这种驱动方式无工作电流通过驱动绕组，
因此不需要建立输出电流的时间，MOSFET能够迅速开通，开通时的死区时间即体二极管导通的时间减少了一半 。另一方面驱动电压不只局限于副边电压，可以通过调整辅助线圈来得到合适的驱动电压。
轻载条件下的同步整流
对于正激变换器，在主开关管截止的时间里，输出电流是靠输出储能电感里的能量维持的，因此变换器有两种可能的运行情况：电感电流连续模式( CCM， continuous current mode) 和电感电流断续模式(DCM，discontinuous current mode)。
2.电感电流连续模式 CCM
当负载电流较大时，电感电流在整个周期内都不会下降到零，每个开关周期可以分为两个阶段 ，在t1阶段 ，S201导通，S202截止，电感两端的电压为Vs一Vo( 其中，Vs为变压器副边绕组 电压 ，Vo为 变换器输出电压 )，电感电流持续上升；t2阶段，S201关断，S202导通，电感两端电压为-Vo，电感电压持续下降。
稳态时， 一个开关周期内， 滤波电容C的平均充电电流与放电电流相等，故变换器输出的负载电流平均值Io就是iL的平均值，由于负载电流较大，电感电流iL在整个周期中都不会下降至零，电感电流方向不发生变化，如图 2( a) 所示 。
当负载电流Io减小时，ILmax和ILmin，都减小，当负载电流Io减小到使ILmin在Toff结束时恰好为零，2(b) 所示 ， 此时的负载电流称之为临界电流
当负载电流进一步减小时，对于副边采用传 统二极管续流工作的正激变换器来说，将会出现电感电流断续的工作情况，如图 2( C) 所示。
当副边采用同步整流工作时，由于续流MOSFET的双向导通的特性，使得此时的电感电流能够反向，如图2(d) 所示，产生环流。有了环流 就会消耗环流能量。
这个能量的大小和输出滤波 电感有关，输出滤波电感越小，环流就会越大，环流能量越大，损耗也越大。所以由于同步整流器不能从 CCM模态 自动切换到 DCM模态，轻载时就 会产生很大的环流损耗。环流损耗 、开关驱动损耗和开关损耗使得变换器轻载时的效率较低。
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