一般而言，在高輸出電流隔離式DC-DC電源應(yīng)用中，使用 同步整流器（尤其是MOSFET）是主流趨勢。高輸出電流還會在整流器上引入較高的di/dt。為了實現(xiàn)高效率，MOSFET 的選擇主要取決于導(dǎo)通電阻和柵極電荷。然而，人們很少 注意寄生體二極管反向恢復(fù)電荷(Qrr)和輸出電容(COSS)。這些關(guān)鍵參數(shù)可能會增大MOSFET漏極上的電壓尖峰和振鈴。 一般而言，隨著MOSFET擊穿電壓額定值的增大，導(dǎo)通電阻 也會增大。本文提出一種數(shù)控有源鉗位吸收器，并深入探討有源鉗位吸收器電路及其數(shù)字實現(xiàn)方式。該吸收器可以消除同步整流器上的電壓尖峰和振鈴，特別是能消除MOSFET中寄生二極 管的反向恢復(fù)損耗；還能發(fā)揮設(shè)計指南作用；在隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器（如半橋和全橋拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)）中擁有多種其他優(yōu)勢，同時還能提高可靠性，降低故障率。

圖1. 功率轉(zhuǎn)換器副邊功率級示意圖（圖中所示為有源鉗位）

圖1展示的是一款隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器的副邊。副邊由同步整流 構(gòu)成，同步整流表現(xiàn)為連接變壓器的H-橋。另外還有輸出濾波 器電感(LOUT)和輸出濾波器電容(COUT)。有源鉗位開關(guān)是一個P溝道 MOSFET，用于轉(zhuǎn)換柵極信號電平的柵極驅(qū)動由一個電容和一個 二極管構(gòu)成。

高頻等效電路

在高頻視圖中，大電感和大電容分別處于開路和短路狀態(tài)，電 路分析中只使用寄生和諧振電感及電容。利用這種方法可以簡 化電路，以便分析交流電流。該方法特別適用于諧振拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 和使用吸收器的場合，因為在緩沖周期中，高頻電流會選擇阻 抗最低的路徑。

電路的交流視圖如圖2所示。輸出濾波電感和電容分別處于開 路和短路狀態(tài)。在電路中，MOSFET的輸出電容和漏電電感保持 原樣。重點是轉(zhuǎn)換器的副邊，因為原邊電壓源已短路并且對分 析無用。

圖2. （左）功率轉(zhuǎn)換器副邊AC視圖（圖中所示為有源鉗位）（右）簡化的AC視圖。

同步FET有源鉗位電路的工作原理

在分析中，我們假設(shè)，吸收器電容足夠大，能維持電壓恒定不 變。在續(xù)流間隙（在圖3中，SR1和SR2均開啟），四個副邊開 關(guān)(MOSFET)全部開啟。受有限上升和下降時間以及柵極驅(qū)動信 號傳播延遲變化的影響，同步整流器信號之間始終存在較短的 死區(qū)時間。在該死區(qū)時間期間，MOSFET的寄生二極管會導(dǎo)通以 續(xù)流。其后是下一半開關(guān)周期，此時，原邊MOSFET的另一個引 腳啟動。這會導(dǎo)致變壓器繞組上的極性發(fā)生變化，同時關(guān)閉同 步整流器體二極管。然而，只要反向恢復(fù)電荷(Qrr)未耗盡，同 步MOSFET的寄生二極管就不會關(guān)閉。方向如圖2所示。該Qrr被 視為作為前沿尖峰從變壓器反映到原邊的多余電流。這還會增 大同步MOSFET漏極上的電壓尖峰。反向恢復(fù)電荷的大小由下式 計算得到：

圖3

圖4a. trr間隔捕獲反向恢復(fù)能量期間的工作情況