機箱開關(guān)電源同步整流詳解

  大家都知道,對于開關(guān)電源,在次級必然要有一個整流輸出的過程。作為整流電路的主要元件,通常用的是整流二極管(利用它的單向?qū)щ娞匦裕,它可以理解為一種被動式器件:只要有足夠的正向電壓它就開通,而不需要另外的控制電路。但其導(dǎo)通壓降較高,快恢復(fù)二極管(FRD)或超快恢復(fù)二極管(SRD)可達(dá)1.0~1.2V,即使采用低壓降的肖特基二極管(SBD),也會產(chǎn)生大約0.6V的壓降。

整流二極管

  這個壓降完全是做的無用功,并且整流二極管是一種固定壓降的器件,舉個例子:如有一個管子壓降為0.7V,其整流為12V時它的前端要等效12.7V電壓,損耗占0.7/12.7≈5.5%.而當(dāng)其為3.3V整流時,損耗為0.7/4(3.3+0.7)≈17.5%?梢姶祟惼骷诘蛪捍箅娏鞯墓ぷ鳝h(huán)境下其損耗是何等地驚人。這就導(dǎo)致電源效率降低,損耗產(chǎn)生的熱能導(dǎo)致整流管進而開關(guān)電源的溫度上升、機箱溫度上升--------有時系統(tǒng)運行不穩(wěn)定、電腦硬件使用壽命急劇縮短都是拜這個高溫所賜。

  隨著電腦硬件技術(shù)的飛速發(fā)展,如GeForce 8800GTX顯卡,其12V峰值電流為16.2A。所以必須制造能提供更大輸出電流(如某品牌600W電源,四路12V,每路16A;3.3V和5V輸出電流各高達(dá)24A)的電源轉(zhuǎn)換器。

  而當(dāng)前世界的能源緊張問題的凸現(xiàn),提供更高轉(zhuǎn)換效率的電源轉(zhuǎn)換器成了整個開關(guān)電源行業(yè)的不可回避的社會責(zé)任了。

  如何解決這些問題?尋找更好的整流方式、整流器件。


肖特基二極管

  同步整流技術(shù)和通態(tài)電阻(幾毫歐到十幾毫歐)極低的專用功率MOSFET就是在這個時刻走上開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的歷史舞臺了。作為取代整流二極管以降低整流損耗的一種新器件,功率MOSFET屬于電壓控制型器件,它在導(dǎo)通時的伏安特性呈線性關(guān)系。因為用功率MOSFET做整流器時,要求柵極電壓必須與被整流電壓的相位保持同步才能完成整流功能,故稱之為同步整流。它可以理解為一種主動式器件,必須要在其控制極(柵極)有一定電壓才能允許電流通過,這種復(fù)雜的控制要求得到的回報就是極小的電流損耗。

  在實際應(yīng)用中,一般在通過20-30A電流時才有0.2-0.3V的壓降損耗。因為其壓降等于電流與通態(tài)電阻的乘積,故小電流時,其壓降和恒定壓降的肖特基不同,電流越小壓降越低。這個特性對于改善輕載效率(20%)尤為有效。這在80PLUS產(chǎn)品上已成為一種基本的解決方案了。


功率MOSFET

  對于以上提到的兩種整流方案,我們可以通過灌溉農(nóng)田來理解:

  肖特基整流管可以看成一條建在泥土上沒有鋪水泥的灌溉用的水道,從源頭下來的水源在中途滲漏了很多,十方水可能只有七、八方到了農(nóng)田里面。

  而同步整流技術(shù)就如同一條鑲嵌了光滑瓷磚的引水通道,除了一點點被太陽曬掉的損失外,十方水能有9.5方以上的水真正用于澆灌那些我們?nèi)杖召囈陨娴募Z食。 
 

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