日本电子维修技术 电源中的同步整流技术介绍[转贴]



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。
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。

[ 本帖最后由 同乐五洲 于 2008-2-25 15:32 编辑 ]

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楼主这个图没看懂,我觉得有问题。

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有什么问题请讲,大家交流,我不太懂,但是我相信坛子里肯定有懂的,这样大家可以互相学习了。也许这幅好懂些。

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2008-2-26 19:39 上传



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上面那个图没看懂,下面这个就是单相全波整流电路,采用了带中心抽头的变压器,整流得到2个电压。

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上面的图应该更简单,按变压器次级上正下负和下正上负分别考虑即可。

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上面那个图当变压器上正下负的时候V1导通、V2截止,给电容充电、当变压器下正上负时V1截止、V2导通就给电容放电了,这个状态不对。

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加上负载电阻你再看看,电源没有不给负载供电的吧!

网上对第1个图的分析:
V1及V2为功率MOSFET,在次级电压的正半周,V1导通,V2关断,V1起整流作用;在次级电压的负半周,V1关断,V2导通,V2起到续流作用。同步整流电路的功率损耗主要包括V1及V2的导通损耗及栅极驱动损耗。当开关频率低于1MHz时,导通损耗占主导地位;开关频率高于1MHz时,以栅极驱动损耗为主。

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感谢张SIR的讲解。发这贴是为了加深对电源知识的认识,就算为了维修将来的电源打个基础吧,必竟多了解一些没有坏处。

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第一个图一直以为是全波整流,而实际上是半波整流。

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感謝樓主大人及張老師對整流電路的介紹,讓我有深一層認識

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MOSFET除了有开关频率和低功耗的特性外,还有什么参数是值得我们注意的呢?例如需压值... 电路 电子 维修 求创维42c08RD电路图 评论 电视的图纸很少见 评论 电视的图纸很少见 评论 创维的图纸你要说 版号,不然无能为力 评论 板号5800-p42ALM-0050 168P-P42CLM-01 电路 电子 维修 我现在把定影部分拆出来了。想换下滚,因为卡纸。但是我发现灯管挡住了。拆不了。不会拆。论坛里的高手拆解过吗? 评论 认真看,认真瞧。果然有收
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