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基于同步整流技术的DC-DC模块电源设计

1、 概述

2、基本同步整流电路

如图1所示电路,其副边为基本同步整流电路,关键波形见图2.当原边主开关管Q1开通时,通过变压器T1向副边传输能量,副边工作在整流状态,此时SR1的Vgs电压为变压器副边绕组电压,极性为正,SR2的Vgs电压为零,因而SR1导通,SR2关断;当原边主开关管Q1关断时,变压器T1原边绕组的励磁电流和负载电流流经C1,C1上的电压开始上升,当C1电压升至Vin时,原边绕组中的负载电流下降为0,在励磁电流的作用下原边励磁电感Lm与电容C1进行谐振,谐振电压Vr为正弦波,谐振周期Tr=2π√LmC2,谐振电压Vr加到变压器T1的原边绕组上使T1磁复位,同时,副边也进入到续流状态,此时SR1的Vgs电压为0,SR2的Vgs电压为变压器副边绕组电压,电压波形为正弦波,极性为正,因而SR1关断,SR2导通;这样的工作状态会周期性重复。

3、基本同步整流电路的问题

3.1、续流管的驱动

如图2中SR2的Vgs波形,由于驱动SR2的是正弦波谐振电压,受主开关的占空比和谐振参数的影响,电压波形变化较大,驱动效果也不理想,模块效率较低。

3.2、输出并联

将两个采用基本同步整流电路的DC-DC模块电源输出并联将会产生很多问题,其中的一个严重问题就是“电流反灌”.下面通过一个简单的例子说明“电流反灌”现象。如图3所示,当模块2正常工作而模块1被关断时,模块2的输出电压VOUT会通过模块1内部的L、T1的副边绕组分别加到SR1、SR2的G、S之间,SR1、SR2会因此导通并流过较大的电流,同时,模块2的输出电压VOUT会被拉低。对于模块1来说,此时的电流是反向流入模块的,称之为“电流反灌”现象。在N个模块并联的系统中,设每个模块的最大输出电流为Io,当其中一个模块被关断时,流入这个模块的反灌电流将会达到(N-1)×IO,这将会带来严重的后果。