燕山大学本科生毕业设计（论文）
(推挽、桥式)、谐振变换器。这些拓扑的副边电压波形存在较大死区，不适合用来驱动SR管。
如图2.6（b）所示，为驱动SR管的理想的变压器副边电压波形。
（a）中心抽头全波整流
（b）驱动同步整流管的理想的电压波形
图2.6 理想的同步整流管驱动电压波形
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第2章 同步整流原理及自驱动同步整流方案选择
能够获得如图2.6所示理想波形的拓扑大致有三种:推挽、半桥、全桥，其占空比必须固定工作在D=0.5附近，为了能都对输出电压进行有效的调节控制就必须加上前级调节器，也即采用两级结构，根据需要适当调整总线电压VBUS (前级的输出电压，SR后级的输入电压)，后级采用固定占空比的开环控制。
(a)正激类 (b)对称拓扑类 (C)谐振变换器类 图2.7 几种不适合与SR电路结合使用的拓扑的副边电压波形
2.2.2 两级变换器：前级非隔离式拓扑+后级SR对称拓扑
当输入电压范围较宽时，需要采用前级调节器调整VBUS，从而对输出电压进行控制。因为SR后级变换器己经提供了电气隔离，因此前级变换器可采用非隔离式的拓扑：Buck、 Boost、 Buck-Boost，根据输入电压Vin和选定的中间总线电压VBUS，选择前级拓扑的形式。
图2.8 两级结构自驱动同步整流电路Boost+Half-Bridge+SDSR
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以图2.8所示的Boost+Half-Bridge+SDSR两级变换器为例进行原理分析。输入电压Vin通过前级Boost变换器升压后，得到中间总线电压VBUS，后级占空比固定在0.5，
V0?VBUS 2N后级主变压器原副边的匝比为N:1，从而得到两级结构的输入与输出电压关系为：
V0?Vin （2-4）
2N（1?D）一旦选定了匝比N，只需根据调节要求调整前级Boost变换器的占空比，就可得到所需的输出电压。 两级结构的特点总结：
1.优点:通过前级变换器将输入电压变换为一个相对稳定的电压，使后级变换器的占空比工作在0.5附近，SR管可以获得近于理想的驱动电压，有利于后级SR电路的工作。
2.缺点:两级变换器所用的功率管、元件数目较多，不利于实现电源的高功率密度，限制了其在低压/大电流输出的小功率电源场合的应用。
2.2.3 互补控制半桥变换器
两级结构比较适合输入电压变化范围宽的场合，在输入电压变化范围相对较窄时，可以采用互补控制半桥变换器(Half-bridge Converter Complementary-Control)(下文简称“HBCC\。如图2.9所示，是HBCC与SDSR结合使用的主电路，主电路的形式和传统对称半桥相同，但其控制方法不同，HBCC的两只功率管Q1, Q2在一个开关周期内交替互补导通，在两管换流的死区时间内，通过变压器的漏感和MOSFET寄生输出电容之间的谐振，可以实现功率管的零电压开通。
互补控制半桥变换器的总结： 优点包括：
1.通过合理设计，变换器原边功率管可以实现软开关；
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第2章 同步整流原理及自驱动同步整流方案选择
2.输出滤波电感可以设计得较小；
3.在一定的输入电压范围内及合适的输出电压等级处，互补控制变换器可以和自驱动同步整流较好结合；
4.功率管的电压应力小，被钳位为输入电容上的电压。 缺点包括：
1.对输入电压变化比较敏感，不适合用于输入电压变化范围宽的场合； 2.四阶系统，动态特性复杂，小信号模型的输出阻抗较大，动态响应较差。
图2.9 HBCC+SDSR简化电路图
2.2.4 有源箱位同步整流正激变换器
在隔离式DC/DC变换器中，正激拓扑在低中功率场合的应用比较广泛。正激拓扑根据其复位方式的不同，可分为多种形式，但除有源箝位和RCD复位等有限的复位电路外，其它复位方式的电路，在主变压器绕组上均存在较长的电压为零时段，若采用自驱动同步整流，负载电流必然会在绕组电压为零时段，流过SR管的体二极管，增大损耗。
与互补控制自驱动同步整流半桥变换器相比，在相同输入电压范围的情况下，有源箱位自驱动同步整流正激变换器的SR管的驱动电压的变化范围较小，在整个输入电压范围内都可以得到较好的驱动。 有源箱位正激变换器的特点总结:
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优点：
1.可以和自驱动同步整流电路较好的结合使用，即使在宽输入电压范围内，SR管也可以得到较好的驱动；
2.所用器件数目较少，有利于实现电源模块的高功率密度指标； 3.通过合理设计可以实现原边主功率管的软开关；
4.小信号特性的输出阻抗较小，动态响应快。 具有的缺陷:
1.当负载是数据处理器等具有大电流变化率的类型时，对应于负载突升情况，很可能使功率变压器瞬间饱和，因此必须采用更大尺寸的铁芯，增大了变换器的高度和体积。
2.有源箱位是专利拓扑，限制了其在工业界的广泛采用。
2.2.5 一种新的单绕组自驱动同步整流方案
以上几种拓扑结合自驱动SR，在3.3V及5V等级的低输出电压DC/DC变换器中得到了应用，随着输出电压的进一步降低，主变压器副边绕组的电压幅值跟着降低，不能有效驱动SR管，因此必须在主功率变压器上加绕辅助绕组，提高驱动电压的幅值，满足有效驱动SR管的要求，为获得较好的电气性能，必然需要辅助绕组与副边绕组之间的紧密耦合，增加了变压器制作的复杂程度。这些拓扑的共同特征是主变压器上用于驱动SR管的绕组电压无为零时段，这限制了很多拓扑(如推挽、桥式)与自驱动同步整流方案的结合应用。为了拓宽自驱动SR适用拓扑的范围，本文介绍了一种新的单绕组自驱动同步整流方案(Single-Winding Self-Driven Synchronous Rectification)(以下简称“SWSDSR” )，这种新的驱动方案简单、经济、可靠，非常适合在低功率的低压/大电流输出DC/DC变换器应用场合使用，且拓宽了自驱动同步整流的应用拓扑范围，特别适用于宽输入电压范围、变压器对称工作的拓扑。
SWSDSR工作原理的分析
如图2. 10所示，(a)为这种SWSDSR的结构示意图，原边采用对称工作的拓扑。(b)分别为变压器辅助绕组电压有为零时段时，对应的工作原理波形图。
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