同步整流开关变换器驱动技术的研究

论文摘要

同步整流技术是采用通态电阻较低的功率MOSFET来取代导通压降相对较大的快恢复二极管或肖特基二极管以降低整流损耗的一项技术。同步整流技术已经普遍应用于低压大电流输出的开关电源中。同步整流技术的关键是同步整流管的驱动技术。对同步整流的各种驱动方式的工作原理、优缺点及同步整流进行了详细的分析和比较,从而可以得出:电压自驱动同步整流技术具有结构简单、经济高效等优点,是最有发展前景的同步整流驱动技术。本文采用双管正激电路对电压自驱动同步整流方式进行了分析。对采用副边绕组电压直接驱动方式、栅极电荷保持驱动方式及滤波电感耦合电压驱动方式双管正激变换器的同步整流驱动电路损耗进行了分析,指出副边绕组驱动电路死区时间体二极管导通会产生很大的损耗,从而降低整流效率;栅极电荷保持电压驱动方式可以有效的解决死区时间体二极管的导通问题,降低同步整流的整流损耗,提高开关变换器的效率;输出滤波电感耦合电压驱动可以解决死区时间体二极管的导通问题,但存在漏感会与同步续流管的栅极寄生电容发生谐振,增加整流损耗。在理论分析的基础上,提出了上述三种同步整流驱动电路的设计方法,研制了双管正激同步整流变换器样机,详细设计了主电路、控制电路、主开关管驱动电路及辅助电源等主要模块电路。运用Pspice对理论分析进行了仿真研究,通过样机试验测试对三种同步整流驱动电路的损耗进行了比较分析,仿真和实验结果论证了理论分析的正确性和提出方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 同步整流技术的提出
• 1.3 同步整流技术国内外研究动态及发展趋势
• 1.3.1 同步整流技术国内外动态
• 1.3.2 同步整流技术的发展趋势
• 1.4 本文主要内容
• 2 同步整流技术的介绍
• 2.1 同步整流技术概述
• 2.2 同步整流管原理及其主要参数
• 2.2.1 同步整流管的原理
• 2.2.2 同步整流管的主要参数
• 2.3 同步整流管的驱动方式
• 2.3.1 同步整流管驱动方式分类
• 2.3.2 同步整流驱动方式的特点
• 2.4 同步整流常用拓扑的分析
• 2.4.1 BUCK-SR变换器
• 2.4.2 正激-SR变换器
• 2.4.3 半桥-SR变换器
• 2.4.4 推挽-SR变换器
• 2.5 本章小结
• 3 同步整流驱动技术电路分析
• 3.1 双管正激同步整流直驱电路分析
• 3.2 双管正激同步整流栅极电荷保持驱动电路分析
• 3.3 双管正激同步整流输出滤波耦合电感驱动电路分析
• 3.4 双管正激同步整流电路损耗分析
• 3.5 本章小结
• 4 双管正激同步整流变换器参数设计和验证
• 4.1 主、控制电路参数设计
• 4.1.1 主电路参数设计
• 4.1.2 控制电路设计
• 4.1.3 主开关管驱动电路设计
• 4.1.4 辅助电源电路设计
• 4.2 双管正激同步整流副边绕组直驱电路
• 4.2.1 副边绕组直驱电路设计参数设计
• 4.2.2 副边绕组直驱电路整流损耗
• 4.2.3 副边绕组直驱电路仿真及实例验证
• 4.3 双管正激同步整流栅极电荷保持驱动电路
• 4.3.1 栅极电荷保持驱动电路参数设计
• 4.3.2 栅极电荷保持驱动电路整流损耗
• 4.3.3 栅极电荷保持驱动电路仿真及实例验证
• 4.4 双管正激同步整流滤波电感耦合电压驱动电路
• 4.4.1 滤波电感耦合电压驱动电路参数设计
• 4.4.2 滤波电感耦合电压驱动电路整流损耗
• 4.4.3 滤波电感耦合电压电路仿真及实例验证
• 4.5 本章小结
• 5 结论
• 5.1 结论
• 5.2 下一步需做工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录