同步整流技术在通信电源模块中的应用优势
现今电力电子技术在电源模块中发展的趋势是低电压、大电流。使得在次级整流电路中
选用同步整流技术成为一种高效、低损耗的方法。由于功率
MOSFET 的导通电阻很低,能提
高电源效率,所以在采用隔离
Buck 电路的 DC/DC 变换器中已开始形成产品。同步整流技术
原理示意图见图
1。
同步整流技术是通过控制功率
MOSFET 的驱动电路,来利用功率 MOSFET 实现整流
功能的技术。一般驱动频率固定,可达
200kHz 以上,门极驱动可以采用交叉耦合(Cross-
coupled)或外加驱动信号配合死区时间控制实现。
同步整流技术的应用
同步整流技术出现较早,但早期的技术很难转换为产品,这是由于当时
1)驱动技术不成熟,可靠性不高,现在技术已逐步成熟,出现了专用同步整流驱动芯
片,如
IR1176 等;
2)专用配套的低导通电阻功率 MOSFET 还未投放市场;
3)还未采用 MOSFET 并联肖特基二极管以降低寄生二极管的导通损耗;
4)在产品设计中没有解决分布电感对 MOSFET 开关损耗的影响。
经过这几年的发展,同步整流技术已经成熟,由于开发成本的原因,目前只在技术含
量较高的通信电源模块中得到应用。如
Synqor,Tyco,Ericsson 等公司都推出了采用同步整
流技术的产品。
现在的电源模块仍主要应用在通信系统中,随着通信技术的发展,通信芯片所需的电
压逐步降低,
5V 和 3.3V 早已成为主流,正向 2.5V、1.5V 甚至更低的方向发展。通信设备的
集成度不断提高,分布式电源系统中单机功率不断增加,输出电流从早期的
10-20A 到现在
的
30-60A,并有不断增大的趋势,同时要求体积要不断减小。这就为同步整流技术提供了
广泛的应用需求。
同步整流技术与传统技术的对比
在传统的次级整流电路中,肖特基二极管是低电压、大电流应用的首选。其导通压降大
于
0.4V,但当通信电源模块的输出电压随着通信技术发展而逐步降低时,采用肖特基二极
管的电源模块效率损失惊人,在输出电压为
5V 时,效率可达 85%左右,在输出电压为
3.3V 时,效率降为 80%,1.5V 输出时只有 65%,应用已不现实。
在低输出电压应用中,同步整流技术有明显优势。功率
MOSFET 导通电流能力强,可