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同步整流技术简单介绍

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  • 日期: 2013-09-22
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标签: 同步整流

同步整流技术简单介绍大家都知道,对于开关电源,在次级必然要有一个整流输出的过程。作为整流电路的主要元件,通常用的是整流二极管(利用它的单向导电特性),它可以理解为一种被动式器件:只要有足够的正向电压它就开通,而不需要另外的控制电路。但其导通压降较高,快恢复二极管(FRD)或超快恢复二极管(SRD)可达1.0~1.2V,即使采用低压降的肖特基二极管(SBD),也会产生大约0.6V的压降。这个压降完全是做的无用功,并且整流二极管是一种固定压降的器件,举个例子:如有一个管子压降为0.7V,其整流为12V时它的前端要等效12.7V电压,损耗占0.7/12.7≈5.5%.而当其为3.3V整流时,损耗为0.7/4(3.3+0.7)≈17.5%。可见此类器件在低压大电流的工作环境下其损耗是何等地惊人。这就导致电源效率降低,损耗产生的热能导致整流管进而开关电源的温度上升、机箱温度上升--------有时系统运行不稳定、电脑硬件使用寿命急剧缩短都是拜这个高温所赐。随着电脑硬件技术的飞速发展,如GeForce 8800GTX显卡,其12V峰值电流为16.2A。所以必须制造能提供更大输出电流(如多核F1,四路12V,每路16A;3.3V和5V输出电流各高达24A)的电源转换器。而当前世界的能源紧张问题的凸现,为广大用户提供更高转换效率(如多核R80,完全符合80PLUS标准)的电源转换器就是我们整个开关电源行业的不可回避的社会责任了。如何解决这些问题?寻找更好的整流方式、整流器件。同步整流技术和通态电阻(几毫欧到十几毫欧)极低的专用功率MOSFET就是在这个时刻走上开关电源技术发展的历史舞台了!作为取代整流二极管以降低整流损耗的一种新器件,功率MOSFET属于电压控制型器件,它在导通时的伏安特性呈线性关系。因为用功率MOSFET做整流器时,要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能,故称之为同步整流。它可以理解为一种主动式器件,必须要在其控制极(栅极)有一定电压才能允许电流通过,这种复杂的控制要求得到的回报就是极小的电流损耗。在实际应用中,一般在通过20-30A电流时才有0.2-0.3V的压降损耗。因为其压降等于电流与通态电阻的乘积,故小电流时,其压降和恒定压降的肖特基不同,电流越小压降越低。这个特性对于改善轻载效率(20%)尤为有效。这在80PLUS产品上已成为一种基本的解决方案了。对于以上提到的两种整流方案,我们可以通过灌溉农田来理解:肖特基整流管可以看成一条建在泥土上没有铺水泥的灌溉用的水道,从源头下来的水源在中途渗漏了很多,十方水可能只有七、八方到了农田里面。而同步整流技术就如同一条镶嵌了光滑瓷砖的引水通道,除了一点点被太阳晒掉的损失外,十方水能有9.5方以上的水真正用于浇灌那些我们日日赖以生存的粮食。我们的多核F1,多核R80,其3.3V整流电路采用了通态电阻仅为0.004欧的功率MOSFET,在通过24A峰值电流时压降仅为20*0.004=0.08V。如一般PC正常工作时的3.3V电流为10A,则其压降损耗仅为10*0.004=0.04V,损耗比例为0.04/4=1%,比之于传统肖特基加磁放大整流技术17.5%的损耗,其技术的进步已不仅仅是一个量的变化,而可以说是有了一个质的飞跃了。也可以说,我们为用户修建了一条严丝合缝的灌溉电脑配件的供电渠道。

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