二极管的整流问题解决方法

电路的发展不断使用到二极管，那么大家了解二极管的整流吗？近几年，随着电子技术不断飞速的发展，促使电路的工作电压越来越低、电流越来越大。低电压工作有利于降低电路的整体功率消耗，同时也给电源设计提出了新的难题。

开关电源的损耗主要由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(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，这就导致整流损耗增大，电源效率降低。

问题举例
但设采用3.3V甚至1.8V或1.5V的供电电压，所消耗的电流可达20A。此时超快恢复二极管的整流损耗已接近甚至超过电源输出功率的50%。即使采用肖特基二极管，整流管上的损耗也会达到(18%～40%)PO，占电源总损耗的60%以上。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及小体积的需要，成为制约DC/DC变换器提高效率的瓶颈。

同步整流技术引言
在电源转换领域，输出直流电压不高的隔离式转换器都使用 MOSFET作为整流器件。由于这些器件上的导通损耗较小，能够提高效率因而应用越来越广泛;为了这种电路能够正常运作，必须对同步整流器(SR)加以控制，这是基本的要求。同步整流器是用来取代二极管的，所以必须选择适当的方法，按照二极管的工作规律来驱动同步整流器。驱动信号必须用PWM控制信号来形成，而PWM控制信号决定着开关型电路的不同状态。

同步整流器件的特点
同步整流技术就是采用低导通电阻的功率MOS管代替开关变换器快恢复二极管，起整流管的作用，从而达到降低整流损耗，提高效率的目的。通常，变换器的主开关管也采用功率MOS管，但是二者还是有一些差异的。

功率MOS管实际上是一个双向导电器件，由于工作原理的不同，而导致了其他一些方面的差异。例如：作为主开关的MOS管通常都是硬开关，因此要求开关速度快，以减小开关损耗;而作为整流/续流用的同步MOS管，则要求MOS管具有低导通电阻、体二极管反向恢复电荷小、栅极电阻小和开关特性好等特点，因此，虽然两者都是MOS管，但是它们的工作特性和损耗机理并不一样，对它们的性能参数要求也不一样，认识这一点，对于如何正确选用MOS管是有益的。

同步整流的基本电路结构
同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。它能大大提高DC/DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。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。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。

工作方式的比较
传统的同步整流方案基本上都是PWM型同步整流，主开关与同步整流开关的驱动信号之间必须设置一定的死区时间，以避免交叉导通，因此，同步整流MOS管就存在体二极管导通和反向恢复等问题，从而降低同步整流电路的性能。