不对称半桥同步整流DC/DC变换器

2 同步整流管驱动方式的选择

同步整流技术的基础是使用导通压降较低的MOSFET代替二极管整流，这样就存在MOSFET的驱动问题,下面将对适合于不对称半桥同步整流变换器的驱动方式进行讨论。

同步整流技术按其驱动信号类型可以分为电流驱动型和电压驱动型，选择何种驱动方式直接影响变换器的效率和复杂程度。

2.1 电流型驱动

电流驱动同步整流是通过检测流过自身的电流来获得MOSFET驱动信号，由于检测电流而造成的功率损耗很大，而且它不可避免要将电流信号转换为电压信号，增加了成本，性价比低，在这里不作讨论。

2.2 电压型驱动

同步整流的电压驱动又分为自驱动，外驱动（控制驱动）和混合驱动3种。

图4(a)所示的是采用自驱动同步整流的不对称半桥DC/DC变换器[5]。该电路不需要附加驱动电路，结构简单。但缺点是两个MOSFET的驱动时序不够精确，MOSFET不能在整个周期内代替二极管整流，使得负载电流流经寄生二极管的时间较长，造成了较大的损耗，限制了效率的提高。而且当输出电压很低时，次级绕组输出端电压也会相应降低，无法起到完全驱动同步整流管的作用。

电压型外驱动，又称为控制驱动，使用外驱动的不对称半桥同步整流器的电路如图4(b)所示。为了实现驱动同步，附加驱动电路须由变换器主开关管的驱动信号控制,通常使用电压型控制驱动方法能使电源的效率达到最高，但是缺点是驱动电路过于复杂。

电压型混合驱动是一种新的方法，使用混合驱动的不对称半桥同步整流变换器，如图4(c)所示，这种方法既能按较精确的时序给出驱动电压信号，同时其附加的驱动电路也较外驱动简单，所以，已被普遍接受应用于各种拓扑中。

（a） 自驱动型同步整流变换器

（b） 外驱动型同步整流变换器

（c） 混合驱动型同步整流变换器

图4 三种电压型驱动方式

综合比较这3种电压型驱动方式可得知，在不对称半桥同步整流变换器中最好的选择是采用电压混合型驱动。这样不仅可使变换器达到高效率，而且驱动电路简单，容易控制。

3 同步整流管损耗分析

在不对称半桥变换器中采用同步整流技术的主要目的是降低整流损耗，提高变换器效率，所以，有必要对变换器中同步整流管的损耗作一下简要分析。

MOSFET模型如图5所示，其中Rdson为导通电阻，Cgs及Cds和Cgd为MOSFET的寄生电容，其值是非线性的，与MOSFET上所施加的电压有关。在本文中为了简化分析，认为寄生电容值是不变的。

图5 MOSFET模型

以图4(a)所示的自驱动型同步整流变换器为例，理想的电压和电流波形如图6所示。同步整流管总的损耗PLOSS为

PLOSS=PSR1CON＋PSR2CON＋PSR1SW＋PSR2SW＋PD3CON＋PD4CON（1）

式中：PSR1CON及PSR2CON为两个同步整流管的导通损耗；

PSR1SW及PSR2SW为两个同步整流管的开关损耗；

PD3CON及PD4CON为两个同步整流管的体二极管的导通损耗。

图6 理想的电压和电流波形

3.1 同步整流管的导通损耗

SR1的导通损耗为

PSR1CON=Io2Rdson1(1－D－tz/T)（2）

式中：Io为输出电流；

Rdson1为S1的通态电阻。

SR2的导通损耗为

PSR2CON=Io2Rdson2(D－ty/T)（3）