二次側二極管整流方式AC/DC轉換器和二次側同步整流方式AC/DC轉換器的效率比較

 

本係列文章探討了旨在將現有二次側二極管整流方式AC/DC轉換器的二次側替換為二次側同步整流用電源IC
，改為同步整流方式來改善效率的設計案例。這裏給出使用替換前的二次側二極管整流方式
、替換為BM1R00147F後的高邊型和低邊型共3種評估板實測效率得出的結果。測試條件為輸入電壓400VDC、輸出電壓5VDC
、輸出電流0～10A。

 

 

上圖為輸出電流（Iout）整zheng個ge範fan圍wei的de效xiao率lv。橙cheng色se曲qu線xian是shi替ti換huan前qian的de二er極ji管guan整zheng流liu方fang式shi的de效xiao率lv。藍lan色se和he紅hong色se為wei替ti換huan為wei同tong步bu整zheng流liu方fang式shi後hou的de效xiao率lv
，藍lan色se為wei低di邊bian型xing，紅hong色se為wei高gao邊bian型xing。由you於yu兩liang者zhe的de效xiao率lv幾ji乎hu同tong等deng，所suo以yi高gao邊bian型xing的de紅hong色se曲qu線xian隱yin藏zang在zai低di邊bian型xing的de藍lan色se曲qu線xian後hou麵mian。從cong圖tu中zhong還hai可ke以yi看kan出chu橙cheng色se的de二er極ji管guan整zheng流liu方fang式shi的de效xiao率lv較jiao差cha，右you側ce是shi將jiang縱zong軸zhou放fang大da後hou的de圖tu。

 

結果表明
，在最大負載10A條件下，替換前的二次側二極管整流方式的效率為77.3%

，替換後為81.3%（低邊）和81.6%（高邊），效率提高了4%。

 

該效率差主要是二次側整流二極管和替換後的MOSFET的損耗差。二次側整流二極管通常使用FRD（快速恢複二極管）和SBD（肖特基勢壘二極管）等。案例中的電源所使用的這些二極管的VF通常為0.5A～1V左右
，因此根據簡單的傳導損耗公式VF×Iout
，假設VF為1V

，計算當Iout＝10A時的損耗

，得出10W的傳導損耗。而用於替換的MOSFET的傳導損耗Ron×Iout2，在Ron＝4mΩ（根據MOSFET規格）時僅為0.4W，是二極管的1/25。

 

當dang然ran
，實shi際ji的de效xiao率lv必bi須xu考kao慮lv開kai關guan損sun耗hao等deng其qi他ta損sun耗hao因yin素su，因yin此ci不bu會hui這zhe樣yang簡jian單dan地di比bi較jiao，但dan二er次ci側ce整zheng流liu元yuan件jian的de損sun耗hao是shi主zhu要yao損sun耗hao，這zhe一yi點dian是shi可ke以yi理li解jie的de。所suo以yi可ke以yi說shuo
，在zai無wu法fa顯xian著zhu改gai善shan二er極ji管guan自zi身shenVF特性的情況下
，改為二次側同步整流方式是大幅改善二次側二極管整流方式AC/DC轉換器效率的有效選擇。

 

下xia麵mian給gei出chu所suo用yong評ping估gu板ban的de電dian路lu圖tu和he部bu件jian表biao作zuo為wei參can考kao。請qing注zhu意yi
，這zhe裏li提ti到dao的de效xiao率lv僅jin是shi該gai評ping估gu中zhong的de結jie果guo，效xiao率lv可ke能neng會hui因yin所suo使shi用yong部bu件jian的de特te性xing波bo動dong和hePCB布局等的不同而有所變動。

 

 

關鍵要點:

 

●    以往的二次側二極管整流方式和替換後的同步整流方式的效率相比,很明顯
，同步整流方式的效率更高。

 

●    同步整流方式中，高邊方式和低邊方式的效率基本沒有差別。

 

●    效率差的主要因素是二極管整流的二極管損耗（VF）和同步整流的MOSFET損耗（VDS）之間的差。

 

 

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