整流电路分析_电源技术

C₁、L₁和C₂构成输入端的电磁干扰（EMI）滤波器，可滤除由电网引入的电磁干扰。R₁用来设定欠电压值（U_UV）及过电压值（U_OV），取R₁=619kΩ时，U_UV=619kΩ×50μA＋2.35V=33.3V，U_OV=619kΩ×135μA＋2.5V=86.0V。当输入电压过高时R₁还能线性地减小最大占空比，防止磁饱和。R₃为极限电流设定电阻，取R₃=11.1kΩ时，所设定的漏极极限电流I′_LIMIT=0.6I_LIMIT=0.6×2.50A=1.5A。电路中的稳压管VD_Z1（SMBJ150）对漏极电压起箝位作用，能确保高频变压器磁复位。

图6 16.5W同步整流式DC／DC电源变换器的电路

该电源采用漏－源通态电阻极低的SI4800型功率MOSFET做整流管，其最大漏－源电压U_DS(max)=30V，最大栅－源电压U_GS(max)=±20V，最大漏极电流为9A（25℃）或7A（70℃），峰值漏极电流可达40A，最大功耗为2.5W（25℃）或1.6W（70℃）。SI4800的导通时间t_ON=13ns（包含导通延迟时间t_d(ON)=6ns，上升时间t_R=7ns），关断时间t_OFF=34ns（包含关断延迟时间t_d(OFF)=23ns，下降时间t_F=11ns），跨导g_FS=19S。工作温度范围是－55～＋150℃。SI4800内部有一只续流二极管VD，反极性地并联在漏－源极之间（负极接D，正极接S），能对MOSFET功率管起到保护作用。VD的反向恢复时间t_rr=25ns。

功率MOSFET与双极型晶体管不同，它的栅极电容C_GS较大，在导通之前首先要对C_GS进行充电，仅当C_GS上的电压超过栅－源开启电压〔U_GS(th)〕时，MOSFET才开始导通。对SI4800而言，U_GS(th)≥0.8V。为了保证MOSFET导通，用来对C_GS充电的U_GS要比额定值高一些，而且等效栅极电容也比C_GS高出许多倍。

SI4800的栅－源电压（U_GS）与总栅极电荷（Q_G）的关系曲线如图7所示。由图7可知

Q_G=Q_GS＋Q_GD＋Q_OD（1）

式中：Q_GS为栅－源极电荷；

Q_GD为栅－漏极电荷，亦称米勒（Miller）电容上的电荷；

Q_OD为米勒电容充满后的过充电荷。

图7 SI4800的U_GS与Q_G的关系曲线

当U_GS=5V时，Q_GS=2.7nC，Q_GD=5nC，Q_OD=4.1nC，代入式（1）中不难算出，总栅极电荷Q_G=11.8nC。

等效栅极电容C_EI等于总栅极电荷除以栅－源电压，即

C_EI=Q_G／U_GS（2）

将Q_G=11.8nC及U_GS=5V代入式（2）中，可计算出等效栅极电容C_EI=2.36nF。需要指出，等效栅极电容远大于实际的栅极电容（即C_EI>>C_GS），因此，应按C_EI来计算在规定时间内导通所需要的栅极峰值驱动电流I_G（PK）。I_G（PK）等于总栅极电荷除以导通时间，即

I_G=Q_G／t_ON（3）

将Q_G=11.8nC，t_ON=13ns代入式（3）中，可计算出导通时所需的I_G(PK)=0.91A。

同步整流管V₂由次级电压来驱动，R₂为V₂的栅极负载。同步续流管V₁直接由高频变压器的复位电压来驱动，并且仅在V₂截止时V₁才工作。当肖特基二极管VD₂截止时，有一部分能量存储在共模扼流圈L₂上。当高频变压器完成复位时，VD₂续流导通，L₂中的电能就通过VD₂继续给负载供电，维持输出电压不变。辅助绕组的输出经过VD₁和C₄整流滤波后，给光耦合器中的接收管提供偏置电压。C₅为控制端的旁路电容。上电启动和自动重启动的时间由C₆决定。
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