為了達到ClimateSaversComputing及80PLUSPlatinum高效率標準，電源供應設計人員已經(jīng)在電源系統(tǒng)中將相移全橋式DC/DC搭配使用同步整流器（FET）（圖1）。對于這些高效率應用而言，相移全橋式轉換器是的選擇，因為DC/DC功率級的主要FET可達到零電壓切換。同步輸出整流器（QE及QF）的效率高于二極體整流，因此更容易達到這些高效率標準。然而，在無負載的條件下，這些同步整流器所耗用的電源，會高于輸出的標準整流二極體。若要符合無負載條件下的待機輸入電源需求，關閉同步整流器，并使用同步FET的本體二極體，進行輸出整流更為適合。本文將介紹可根據(jù)轉換器輸入電源，開關相移全橋式轉換器同步整流器的簡易電路。

　　圖1顯示含同步整流器（QE及QF）的峰值電流模式，DC/DC相移全橋式轉換器功能示意圖。一般而言，F(xiàn)ETQA至QF是以閘極驅動器/緩沖級加以驅動，QA至QD形成的H橋輸入電流，則是以電流感應變壓器（CT）網(wǎng)絡加以測量。

圖1.含同步整流器（QE及QF）的相移全橋式功能示意圖。

　　如前所述，為達到零負載條件下的待機電源需求，關閉同步整流器為較適合的作法，因為驅動同步FET所耗用的電源，大于僅使用FET本體二極體進行標準整流所耗用的電源。在待機模式中，轉換器的負載較輕，本體二極體耗用的電源相當少。以下等式可估算驅動一個同步整流器閘極所需的電源（PQEg）。在此等式中，變數(shù)QEg是FET閘極電量，Vg是FET閘極電壓，變數(shù)fs是FET切換頻率。在相移全橋式設計中，F(xiàn)ETQE的閘極電量為115nC，并且以100kHz的12V閘極驅動信號加以驅動，因此大約需要138mW的電源驅動一個FET。在如此的條件下，驅動兩個同步FET（QE及QF）所需的電源總計為276mW。如果同步整流器未關閉，驅動這些FET所需的電源，可能會補償輸入電源的25%至50%。額外的電源消耗會使設計不符合輸入電源需求。

　　圖2中顯示的電路可新增至圖1中顯示的系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)負載控制啟用及停用FETQE與QF的同步整流器。

　　若要使此電路運作，需要同步閘極驅動器（U1及U2）產(chǎn)生反向及非反向輸入。使用轉換器電流感應電阻（VRS）的電流感應信號啟用和停用FETQE及QF，此電路即可運作。電阻R1及C1會形成低頻率電極為723Hz的低通濾波器，此濾波器所產(chǎn)生的DC電壓（V1），可代表降壓轉換器電流感知電阻的平均電壓大小。

　　在某些應用中，平均CS信號可低于0.25V，因此，電子元件A1、R3及R2的非反向放大器配置，可將平均電流感應信號（V1）放大為易于監(jiān)控的可管理電流（V2）。放大器A2及電子元件R4、R5、R6會形成遲滯比較器，根據(jù)放大的平均電流感應信號，啟用和停用同步整流器。電阻R7及R8即形成分壓器，以減少放大器A2的輸出，有助于防范閘極驅動器ICU1及U2過度輸入電壓。

　　同步FET會根據(jù)遲滯比較器（V4）的輸出予以啟用及停用。比較器的輸出升高時，閘極驅動器的輸出會降低，以停止同步整流，并使用FET本體二極體進行標準整流。遲滯比較器輸出（V4）降低時，相移全橋式轉換器的閘極驅動信號A及B會控制FET閘極QE及QF，而且轉換器會使用同步整流。

圖2.關閉同步整流器的簡單電路

　　為說明如何設定此電路，可將此電路運用于如圖1所示的600W相移全橋式轉換器，其中的設計參數(shù)如下：

　　1.輸入電壓

　　2.輸出功率

　　3.輸出電壓

　　4.峰間輸出電感漣波電流

　　5.電流感知變壓器（CT）匝數(shù)比

　　6.滿載時的系統(tǒng)效率

　　此轉換器的電流感應電阻（RS）為48.7Ohms，圖2中的電路偏壓（VBIAS）為12V。電阻R3會決定電流感應放大器增益，選取此電阻后，V2將在0V至10V的范圍內(nèi)運作。對于此設計，使用以下等式針對R3選擇標準電阻值11.5kOhms用于此范例。

　　平均電流感應信號

　　電阻R5會設定近似的功率位準，以停用同步FET。為防范同步整流器流入輸出電感的逆向電流，必須關閉同步整流器，以免輸出電感電流達到臨界傳導模式。對于此設計，輸出電源為60W時即達到臨界傳導模式。

　　，達到臨界傳導模式的功率位準

　　計算電阻R5時，設定在達到臨界傳導模式的功率位準（PC）的1.5倍時，關閉同步整流器，這是為了確保同步整流器在輸出電感達到臨界傳導模式前即已關閉。在此范例中，同步整流器在輸出電源約為90W時關閉。

　　針對R5選取標準電阻值1.43kOhms。

　　電阻R6會設定轉換器的遲滯，而且可能需要針對個別應用進行調(diào)整。在此范例中，遲滯比較器A2的遲滯約為148mV。視輸出負載及效率而定，這大約達到9W的遲滯。

　　為了評估電路的運作效率，因此建立SPICE模型進行評估。輸出功率（POUT）從0W到600W不等，經(jīng)過40毫秒后回復0W。接著監(jiān)控同步FETQE（QEg）及QF（QFg）節(jié)點V2、V3與閘極的輸出功率（POUT）及電壓。此評估顯示同步整流器QE及QF在99W輸出功率時啟用，并且在90W輸出功率時停用。波形請見圖3。

圖3.同步閘極驅動控制

　　為了達到80PLUSPlatinum效率標準及待機功耗需求，TI已研發(fā)全新UCC28950相移全橋式控制器，以TI推出的UCC28950為例，此款裝置整合根據(jù)轉換器負載啟用及停用同步整流的電路。

　　同步整流使得電源供應設計人員能夠達到更高效率標準，然而，若要達到零負載條件下的輸入待機電源需求，可關閉同步整流器以節(jié)省電源。本文所介紹的電路能夠根據(jù)電源轉換器的負載啟用及停用電源系統(tǒng)中的同步整流器，因此更有助于達到輸入待機功耗需求。