论文总字数：23261字

摘 要

本文首先介绍了同步整流技术的现状及其发展；又介绍了同步整流技术的工作原理、驱动方式和常用直流变换器拓扑，其中包括同步整流两种驱动方式的分类与特点，和它们的不足及相应的改进措施；然后选择了Buck变换器，Forward变换器，谐振变换器这三种直流变换器，对它们的同步整流驱动电路进行详细分析和比较；最后，对采用有源箝位复位方式的Forward同步整流电路进行了分析，着重对同步整流驱动电路驱动方式进行设计和分析,并运用Saber Sketch仿真软件对理论分析进行了仿真研究，根据仿真结果对电路进行不断改进。 

关键词：直流变换器 同步整流 正激变换器 驱动技术

Research on Synchronous Rectifier Drive Technology

for DC-DC Converter

Abstract

This paper first introduces the current situation and development of synchronous rectifier technology, and introduces the working principle, driving mode and common DC converter topology of synchronous rectifier technology, including the classification and characteristics of the two synchronous rectifier driving mode. Then three kinds of DC/DC converters, Buck converter, forward converter and resonant converter are selected, and their synchronous rectifier driving circuits are analyzed and compared in detail. Finally, the Forward synchronous rectifier circuit with active clamp reset is analyzed, and the driving mode of synchronous rectifier driving circuit is designed and analyzed. At the same time, the theoretical analysis is simulated by using Saber Sketch simulation software, and the circuit is continuously improved according to the simulation results.

Key Words: DC converter; Synchronous rectification; Forward converter; Driving technology

目 录

摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 选题背景及意义 1

1.2 同步整流技术概述 1

1.3 同步整流技术的发展 2

1.4 同步整流技术展望 2

第二章 同步整流技术 4

2.1 同步整流管的原理 4

2.2 同步整流驱动方式 4

2.3 两种驱动形式的特点及其发展现状 4

2.3.1 外部驱动 4

2.3.2 内部驱动 5

2.4 直流变换器拓扑概述 5

2.4.1 分类 5

2.4.2 Buck变换器 6

2.4.3 正激变换器 6

2.4.4 谐振变换器 7

2.5 同步整流器拓扑分类 8

2.6 本章小结 9

第三章 同步整流驱动电路分析 10

3.1 概述 10

3.2 Buck变换器同步整流驱动电路分析 10

3.3 Forward变换器同步整流驱动电路分析 11

3.4 谐振变换器同步整流驱动电路分析 12

3.5 本章小结 13

第四章 Forward变换器同步整流电路中驱动电路的分析和设计 14

4.1 正激变换器磁复位方法的选择 14

4.1.1 复位绕组技术 14

4.1.2 RCD箝位技术 14

4.1.3 LCD箝位技术 15

4.1.4 ZVT箝位技术 15

4.1.5 有源箝位技术 16

4.2 有源箝位正激变换器驱动电路工作原理 16

4.3 有源箝位正激变换器电路设计 21

4.3.1 主电路设计 21

4.3.2 驱动电路设计 22

4.4 仿真分析与讨论 23

4.4.1 电压自驱动仿真分析 23

4.4.2 栅极电荷保持技术原理 26

4.4.3 栅极电荷保持的有源箝位正激变换器电路 26

4.5 本章小结 28

第五章 总结和展望 29

5.1 总结 29

5.2 展望 29

参考文献 30

致谢 33

第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

开关电源可以说是人们生活中较为常用的技术，一般可以分为转换电能的电源以及释放电能的电源两种类型。严格来讲，大自然中并不能找到可以直接利用的电源，所以这就需要运用转换器进行转换，才能够高效地利用电能。不过，转换而来的电源并不能直接的进行应用，也需要通过变压器等进行电压的转换，才能进行实际的应用。

随着计算机技术、通信技术的迅猛发展，低电压大电流开关电源成为越来越吸引人们去研究的一个热门课题。其中，效率问题始终是影响开关电源快速发展的关键，而同步整流技术的诞生，正是顺应了这个发展趋势。从这个技术出现到现在，世界上许多著名的企业和研究机构都花费大量精力财力在这项技术的研究上，为高效二次电源的开发和应用奠定了厚实的技术基础^[1]。

这些年来，有出现采用软开关技术的同步整流方式，其目的就是为了减少同步整流管的开关损耗，从而能够提高电路的效率，在实际中达到减少成本的目的。所以，我们深入分析并能够掌握同步整流技术的优缺点，对于该技术的优化和发展以及相关产品的研发具有非常重要的意义。

1.2 同步整流技术概述

同步整流技术就是采用通态电阻非常小的专用功率MOSFET，来代替整流二极管来减少整流损耗的技术^[2]。由于作为同步整流管的MOSFET的正向导通压降非常低，所以能够较好的降低输出整流部分的损耗，使得直流变换器更有效率地工作，并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。将功率MOSFET用作整流器时，要求栅极驱动电压必须与被整流电压的相位保持同步才能达到整流的目的，因此称这种方式为同步整流(SR)，用作同步整流的功率MOSFET通常被称作同步整流管(有时简称SR管)^[2]。

同步整流技术常运用在直流变换器上，而直流变换器根据输入与输出之间有无电气隔离可以分成两类：一类没有电气隔离的称为不隔离的直流变换器，另一类有电气隔离的称为有隔离的直流变换器。根据开关管的开关条件，直流变换器可分为硬开关式的软开关式。

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