同步整流基本原理
导语：同步整流技术采用通态电阻极低的电力mosfet来取代整流二极管，能大大降低整流电路的损耗，提高dc/dc变换器的效率，满足低压、大电流整流器的需要。本文将从同步整流电路的原理图着手，介绍电力mosfet的反向电阻工作区及同步整流技术的基本原理并对同步整流电路中的驱动电路和栅极电压波形进行分析。
丨dc/dc变换器损耗
dc/dc变换器的损耗主要由3部分组成:功率开关管的损耗、高频变压器的损耗、输出端整流管的损耗。在低电压、大电流输出的情况下，整流二极管的导通压降较高,输出端整流管的损耗尤为突出。
快恢复二极管或超快恢复二极管可达1.0~1.2v，即使采用低压降的肖特基二极管,也会产生0.4v~0.8v的压降,导致整流损耗增大,电源效率降低。
因此,传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率、小体积的需要，成为制约dc/dc变换器提高效率的瓶颈。
丨同步整流原理
同步整流是用通态电阻极低的电力mosfet来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。
低压大电流的电力mosfet的导通压降与二极管相比要低的多。如型号为fop140n03l的mosfet(uds=30v,id=140a)，导通电阻仅为3.8mω,若负载电流为20a,则导通压降为76mv。因此采用低压电力mosfet作为整流器件可提高电路效率,减轻散热压力，有利于实现此类电源的小型化。
整流电路中电力mos-fet的导通方向应该是从源极s到漏极d，很多人会认为该电路图出现了错误，以为实际的同步整流电路应为图2所示，即将图1中的mosfet管v1和 v2方向颠倒。
实际上，图2电路是无法正常工作的。当变压器副边电压ut处于上正、下负时，应该驱动v1导通，而v2截止。由于a点电位低于o点电位，v2内部附加的反并的二极管vd2导通，不但造成负载无法得到能量，变压器副边也会通过两个电力mos-fet形成短路。
部分人对同步整流的原理之所以难以理解，是因为没有了解到电力mosfet的正栅压反向输出特性。
实际上，电力mosfet除需要介绍非饱和区、饱和区和截止区外，还应考虑反向电阻区，如图3所示。为了和反向电阻区的定义相对应，应将第一象限中的非饱和区改为正向电阻区(图3)。
若在图3中uds<0时，对栅极施加高于ut(ut的幅值电压)的正栅压，栅底p型区会反型并形成导电沟道。由于udsut,ug2=-ud，其中ud是vd4的导通压降，此时vf1反向导通而vf2正向阻断。
2)to~t时段:该时段内ut2=0,则vd3和vd4截止,c1向c2放电,直至两电容上电压相等,则ug1=ug2=ut2m/2-ud=usb>ut。由于ug1和ug2均高于ut ,故vf1和vf2均处于通态，l释放能量以维持负载电流连续。
3)t1~t2时段:该时段内ut2=-ut2m，则vd3正偏导通，vd4反偏截止，ut2通过vd3对c2充电，c1被vd3的正向压降钳位。充电结束后ug2=ut2m-ud=usa>ut、ug1=-ud，则vf1正向阻断而vf2反向导通。
4)t2~t3时段:该时段内ut2=0,则vd3和vd4截止,c2向c1放电,直至两电容上电压相等,则ug1=ug2=ut2m/2-ud=usb>ut。由于ug1和ug2均高于ut，故vf1和vf2均处于通态，l释放能量以维持负载电流连续。
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因此,传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率、小体积的需要，成为制约dc/dc变换器提高效率的瓶颈。
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低压大电流的电力mosfet的导通压降与二极管相比要低的多。如型号为fop140n03l的mosfet(uds=30v,id=140a)，导通电阻仅为3.8mω,若负载电流为20a,则导通压降为76mv。因此采用低压电力mosfet作为整流器件可提高电路效率,减轻散热压力，有利于实现此类电源的小型化。
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实际上，图2电路是无法正常工作的。当变压器副边电压ut处于上正、下负时，应该驱动v1导通，而v2截止。由于a点电位低于o点电位，v2内部附加的反并的二极管vd2导通，不但造成负载无法得到能量，变压器副边也会通过两个电力mos-fet形成短路。
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实际上，电力mosfet除需要介绍非饱和区、饱和区和截止区外，还应考虑反向电阻区，如图3所示。为了和反向电阻区的定义相对应，应将第一象限中的非饱和区改为正向电阻区(图3)。
若在图3中uds<0时，对栅极施加高于ut(ut的幅值电压)的正栅压，栅底p型区会反型并形成导电沟道。由于udsut,ug2=-ud，其中ud是vd4的导通压降，此时vf1反向导通而vf2正向阻断。
2)to~t时段:该时段内ut2=0,则vd3和vd4截止,c1向c2放电,直至两电容上电压相等,则ug1=ug2=ut2m/2-ud=usb>ut。由于ug1和ug2均高于ut ,故vf1和vf2均处于通态，l释放能量以维持负载电流连续。
3)t1~t2时段:该时段内ut2=-ut2m，则vd3正偏导通，vd4反偏截止，ut2通过vd3对c2充电，c1被vd3的正向压降钳位。充电结束后ug2=ut2m-ud=usa>ut、ug1=-ud，则vf1正向阻断而vf2反向导通。
4)t2~t3时段:该时段内ut2=0,则vd3和vd4截止,c2向c1放电,直至两电容上电压相等,则ug1=ug2=ut2m/2-ud=usb>ut。由于ug1和ug2均高于ut，故vf1和vf2均处于通态，l释放能量以维持负载电流连续。
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