直流穩(wěn)壓電源同步整流技術(shù)探討及仿真
2017-7-1 11:27:07??????點(diǎn)擊：
同步直流穩(wěn)壓電源整流技術(shù)的目的是為了降低直流穩(wěn)壓電源整流二極管的導(dǎo)通損耗。由于功率MOS的導(dǎo)通壓降較小，且導(dǎo)通阻抗較小，采用功率MOS替換直流穩(wěn)壓電源整流二極管可以降低導(dǎo)通損耗，進(jìn)一步提升開關(guān)直流穩(wěn)壓電源的整機(jī)效率。
這帶來了一個(gè)問題，如何實(shí)現(xiàn)功率MOS的開關(guān)呢？這個(gè)問題是同步直流穩(wěn)壓電源整流技術(shù)的難點(diǎn)，也是其核心問題。最簡(jiǎn)單的方法就是使用同步直流穩(wěn)壓電源整流專用芯片，這個(gè)方法很不錯(cuò)，但卻不便于大家真正理解同步直流穩(wěn)壓電源整流技術(shù)的核心。就像通過直流穩(wěn)壓電源IC制作直流穩(wěn)壓電源一樣，很方便也很可靠，可是你并不能真正理解直流穩(wěn)壓電源控制技術(shù)的精髓。
那同步直流穩(wěn)壓電源整流技術(shù)的核心到底是什么呢？答案是時(shí)序。通過合理的時(shí)序控制實(shí)現(xiàn)功率MOS的開關(guān)才是同步直流穩(wěn)壓電源整流技術(shù)的真正精髓之所在。理解到這個(gè)層面，你才真正懂了同步直流穩(wěn)壓電源整流技術(shù)。
如何實(shí)現(xiàn)不同的時(shí)序呢，很多種手段，單片機(jī)控制，邏輯門控制，脈沖變壓器控制，光耦控制等等。其實(shí)講到這一步，整個(gè)帖子最有價(jià)值的部分已經(jīng)結(jié)束了。后續(xù)的仿真只不過是用于驗(yàn)證上述各種控制方法而已。
buck型同步直流穩(wěn)壓電源整流
仿真直流穩(wěn)壓電源電路原理圖
節(jié)點(diǎn)波形
錯(cuò)buck型同步直流穩(wěn)壓電源整流技術(shù)
從該拓?fù)涞拿Q上看，大家可能覺得其高大上，但它其實(shí)就是兩個(gè)buck型拓?fù)渲绷鞣€(wěn)壓電源的并聯(lián)，主要用于提升buck型拓?fù)涞闹绷鞣€(wěn)壓電源輸出功率
該類直流穩(wěn)壓電源的控制方式有兩種，一種是同步驅(qū)動(dòng)，一種是異步驅(qū)動(dòng)（驅(qū)動(dòng)信號(hào)相位角＝2PI/n,n代表并聯(lián)的buck拓?fù)鋫€(gè)數(shù)）。
同步式交錯(cuò)buck直流穩(wěn)壓電源拓?fù)浞抡?/span>
接下來講講異步交錯(cuò)buck拓?fù)洌砥鋵?shí)很簡(jiǎn)單，將脈沖信號(hào)經(jīng)過D觸發(fā)器分頻處理后驅(qū)動(dòng)各功率buck拓?fù)?，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可以降低直流穩(wěn)壓電源輸出直流穩(wěn)壓電源電壓的紋波。
從兩種控制方式的直流穩(wěn)壓電源輸出仿真波形來看，貌似同步驅(qū)動(dòng)式交錯(cuò)buck的直流穩(wěn)壓電源輸出紋波直流穩(wěn)壓電源電壓更小，這與很多技術(shù)文檔上的描述相反，不知問題出在哪里，望諸位看官指點(diǎn)。
接下來講講boost型同步直流穩(wěn)壓電源整流技術(shù)，其實(shí)控制原理大同小異，只不過是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)換成了Boost拓?fù)洹?/span>
buck型同步直流穩(wěn)壓電源整流直流穩(wěn)壓電源電路和boost同步直流穩(wěn)壓電源整流直流穩(wěn)壓電源電路對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)后者直流穩(wěn)壓電源輸出直流穩(wěn)壓電源電壓紋波較大，這是boost拓?fù)渑c生俱來的問題。
目前使用的仿真軟件采用的是LTSPICE，個(gè)人覺得其仿真性能優(yōu)于multisim以及saber，上手稍微難一點(diǎn)，但確實(shí)無愧于為開關(guān)直流穩(wěn)壓電源仿真量身定制這一稱號(hào)。收斂性極佳，且仿真速度較快，幾乎不占用太多的電腦資源，最最關(guān)鍵的是它是開源的，開源的，開源的?。ㄖ匾氖虑檎f三遍！）
先糾正一個(gè)錯(cuò)誤，關(guān)于boost同步直流穩(wěn)壓電源整流中，續(xù)流功率MOS的漏極和源極的方向反了，雖然也能正常工作，但是由于續(xù)流功率MOS體二極管的開通速度比功率MOS的開通速度快，所以直流穩(wěn)壓電源輸出的紋波脈沖要小。
下面我將同步驅(qū)動(dòng)式boost直流穩(wěn)壓電源的仿真共享給大家，原理和buck型同步驅(qū)動(dòng)類似。
仔細(xì)觀察上電瞬間的直流穩(wěn)壓電源輸出沖擊直流穩(wěn)壓電源電壓，是否感覺有點(diǎn)大，為什么呢？
答案就是上電瞬間續(xù)流功率MOS的開通速度相對(duì)與肖特基二極管或者快恢復(fù)二極管的開關(guān)速度還是慢了一點(diǎn)，所以才會(huì)出現(xiàn)上電瞬間直流穩(wěn)壓電源輸出沖擊直流穩(wěn)壓電源電壓過大的現(xiàn)象。
怎么解決呢？在續(xù)流功率MOS上并聯(lián)一肖特基或快恢復(fù)二極管即可。
接下來是異步驅(qū)動(dòng)式交錯(cuò)boost直流穩(wěn)壓電源拓?fù)洹?/span>
單純的buck-boost直流穩(wěn)壓電源拓?fù)涫菦]有同步直流穩(wěn)壓電源整流拓?fù)涞?，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃沃蟛拍軐?shí)現(xiàn)同步直流穩(wěn)壓電源整流技術(shù)，這里就不詳細(xì)分析了。把buck-boost直流穩(wěn)壓電源拓?fù)涔蚕斫o大家。
前面講解的同步直流穩(wěn)壓電源整流技術(shù)均是基于邏輯芯片實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的，接下來講講通過變壓器驅(qū)動(dòng)功率MOS實(shí)現(xiàn)同步直流穩(wěn)壓電源整流的技術(shù)。
依舊是先從buck型同步直流穩(wěn)壓電源整流拓?fù)溟_始。
基于變壓器驅(qū)動(dòng)的交錯(cuò)型buck拓?fù)浞抡妗?/span>
基于光耦驅(qū)動(dòng)的buck型同步直流穩(wěn)壓電源整流。
交錯(cuò)并聯(lián)式buck型拓?fù)渲绷鞣€(wěn)壓電源仿真
反激型同步直流穩(wěn)壓電源整流，常規(guī)方法是通過變壓器驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)次級(jí)功率MOS的開關(guān)。
正激型直流穩(wěn)壓電源同步直流穩(wěn)壓電源整流仿真
推挽式開關(guān)直流穩(wěn)壓電源的同步直流穩(wěn)壓電源整流直流穩(wěn)壓電源電路仿真
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