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模塊電源同步整流技術(shù)的優(yōu)勢特點(diǎn)

2019-06-01
隨著科技的發(fā)展,電子產(chǎn)品對電源供應(yīng)器的要求越來越嚴(yán)格。如電源的功率密度不斷提高,對電源的效率越來越高,對待機(jī)的功耗要求越來越低等。整流器件從最初的肖特基管整流發(fā)展到使用同步整流開關(guān)管代替二極管以降低功耗。同步整流技術(shù)的好處是大大減少了開關(guān)電源輸出端的整流損耗,提高了轉(zhuǎn)換效率,降低了電源本身的發(fā)熱。

現(xiàn)在有些領(lǐng)域模塊電源發(fā)展趨勢是低電壓、大電流。使得在次級整流電路中選用同步整流技術(shù)成為一種高效、低損耗的方法。由于功率MOSFET的導(dǎo)通電阻很低,能提高電源效率,所以在采用隔離Buck電路的DC/DC變換器中已開始形成產(chǎn)品。

同步整流技術(shù)是通過控制功率MOSFET的驅(qū)動電路,來利用功率MOSFET實(shí)現(xiàn)整流功能的技術(shù)。一般驅(qū)動頻率固定,可達(dá)200kHz以上,門極驅(qū)動可以采用交叉耦合或外加驅(qū)動信號配合死區(qū)時(shí)間控制實(shí)現(xiàn)。 

在傳統(tǒng)的次級整流電路中,肖特基二極管是低電壓、大電流應(yīng)用的首選。其導(dǎo)通壓降大于0.4V,當(dāng)模塊電源的輸出電壓降低時(shí),采用肖特基二極管的模塊效率損失驚人,在輸出電壓為5V時(shí),效率可達(dá)85%左右,在輸出電壓為3.3V時(shí),效率降為80%,1.5V輸出時(shí)只有65%,應(yīng)用已不現(xiàn)實(shí)。

在低輸出電壓應(yīng)用中,同步整流技術(shù)有明顯優(yōu)勢。功率MOSFET導(dǎo)通電流能力強(qiáng),可以達(dá)到60A以上。采用同步整流技術(shù)后,次級整流的電壓降等于MOSFET的導(dǎo)通壓降,由MOSFET的導(dǎo)通電阻決定,而控制技術(shù)的進(jìn)步降低了MOSFET的開關(guān)損耗。

傳統(tǒng)模塊電源由于基板結(jié)構(gòu)復(fù)雜,控制電路板?散熱器及磁芯元件的安裝和焊接都需要人工,增加了故障可能性,降低了生產(chǎn)效率?基板結(jié)構(gòu)要求功率元件與基板間必須保持良好絕緣,這是傳統(tǒng)電源容易產(chǎn)生故障的地方。采用同步整流技術(shù)后,可以使用無基板開放式結(jié)構(gòu)?更加方便采用平面變壓器等新技術(shù),使用多層電路板上的銅箔布線作為線圈,磁芯直接嵌在多層電路板中,磁芯散熱良好,多層電路板上的銅箔耦合緊密,最主要的是可以由先進(jìn)加工設(shè)備自動化生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)了電源模塊全自動化生產(chǎn),極大地提高了生產(chǎn)效率和可靠性?

在基板結(jié)構(gòu)中還要填充絕緣導(dǎo)熱材料,增加了重量?帶有基板和散熱器的傳統(tǒng)電源模塊由于體積和重量大,抗震能力差,在電子設(shè)備中阻礙空氣流通,降低了風(fēng)扇效能?采用同步整流技術(shù)的模塊電源是開放式結(jié)構(gòu),高度低并節(jié)約了空間,利于通風(fēng),方便控制板上其它元件的散熱。

同步整流技術(shù)不僅僅帶來了效率的提升,還增強(qiáng)了抗電磁干擾的能力?在提高電路的動態(tài)響應(yīng)方面,如果采用CCM模式還會帶來動態(tài)響應(yīng)的提升。
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