問:如何提高隔離式電源的效率?

答:在大多數降壓穩壓器的典型應用中,標準做法是使用主動開關而非蕭特基(Schottky)二極體。如此可以大幅提高轉換效率,尤其是產生低輸出電壓時。在需要電流隔離的應用中,也可使用同步整流來提高轉換效率。圖1所示為二次側(secondary side)同步整流的順向轉換器。

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圖1:順向轉換器的自驅動同步整流

驅動切換開關進行同步整流可以透過不同的方式來實現。其中一種簡單的方法涉及跨越變壓器二次側繞組來驅動,如圖1所示。於此例中,輸入電壓範圍可能不是非常寬廣。當使用最小輸入電壓時,SR1和SR2的閘極需要有足夠的電壓,以便切換開關能夠可靠地導通。為了確保MOSFET SR1和MOSFET SR2的閘極電壓不超過其最大額定電壓,最大輸入電壓不能過高。

在所有帶同步整流的電源中,電路中可能產生負電流。例如,如果電路輸出端的電容在電路導通之前便已預充電,則電流可能會從輸出側流向輸入側。負電流可能會提高MOSFET SR1和MOSFET SR2的電壓,致使其受損。因此務必小心保護切換開關,以避免受到此類事件影響。

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圖2:帶專用驅動 IC的順向轉換器同步整流

圖2顯示一種利用LTC3900驅動器實現同步整流的方法。此控制器驅動順向拓撲中的同步整流切換開關SR1和SR2。

這種設想是很有效的。但是,LTC3900需要防止負電流流過外部開關。首先,元件需要快速檢測負電流;之後,SR1和SR2切換開關需要迅速斷開。為了防止在啟動或可能的突波模式(Burst Mode)期間發生電路受損,這個做法是有其必要性的。

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圖3:透過與ADP1074完全整合,實現順向拓撲的同步整流

圖3顯示一種採用新型隔離同步返馳式控制器(如ADP1074)的電路設計。輸出電壓資訊通過回授接腳感測。為了防範某些情況下(例如輸出電容已預充電時)負電流流過SR1和SR2切換開關的風險,同步整流並未啟動。兩個切換開關的體二極體執行整流。如此則可防止切換開關受損。特別是利用該ADP1074內建的iCoupler技術,可實現無負電流流動的安全操作。