提高AC/DC转换器效率的二次侧同步整流电路设计-二极管整流和同步整流的效率比较
本文给出了一组数据，是二次侧替换前的二极管整流方式ac/dc转换器和将二次侧替换为二次侧同步整流用电源ic bm1r00147f之后的ac/dc转换器的效率比较数据。
二次侧二极管整流方式ac/dc转换器和二次侧同步整流方式ac/dc转换器的效率比较
本系列文章探讨了旨在将现有二次侧二极管整流方式ac/dc转换器的二次侧替换为二次侧同步整流用电源ic，改为同步整流方式来改善效率的设计案例。这里给出使用替换前的二次侧二极管整流方式、替换为bm1r00147f后的高边型和低边型共3种评估板实测效率得出的结果。测试条件为输入电压400vdc、输出电压5vdc、输出电流0～10a。
左图为输出电流（iout）整个范围的效率。橙色曲线是替换前的二极管整流方式的效率。蓝色和红色为替换为同步整流方式后的效率，蓝色为低边型，红色为高边型。由于两者的效率几乎同等，所以高边型的红色曲线隐藏在低边型的蓝色曲线后面。从图中还可以看出橙色的二极管整流方式的效率较差，右侧是将纵轴放大后的图。
结果表明，在最大负载10a条件下，替换前的二次侧二极管整流方式的效率为77.3%，替换后为81.3%（低边）和81.6%（高边），效率提高了4%。
该效率差主要是二次侧整流二极管和替换后的mosfet的损耗差。二次侧整流二极管通常使用frd（快速恢复二极管）和sbd（肖特基势垒二极管）等。案例中的电源所使用的这些二极管的vf通常为0.5a～1v左右，因此根据简单的传导损耗公式vf×iout，假设vf为1v，计算当iout＝10a时的损耗，得出10w的传导损耗。而用于替换的mosfet的传导损耗ron×iout2，在ron＝4mω（根据mosfet规格）时仅为0.4w，是二极管的1/25。
当然，实际的效率必须考虑开关损耗等其他损耗因素，因此不会这样简单地比较，但二次侧整流元件的损耗是主要损耗，这一点是可以理解的。所以可以说，在无法显著改善二极管自身vf特性的情况下，改为二次侧同步整流方式是大幅改善二次侧二极管整流方式ac/dc转换器效率的有效选择。
下面给出所用评估板的电路图和部件表作为参考。请注意，这里提到的效率仅是该评估中的结果，效率可能会因所使用部件的特性波动和pcb布局等的不同而有所变动。
下一篇文章计划介绍pcb布局的注意事项。
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左图为输出电流（iout）整个范围的效率。橙色曲线是替换前的二极管整流方式的效率。蓝色和红色为替换为同步整流方式后的效率，蓝色为低边型，红色为高边型。由于两者的效率几乎同等，所以高边型的红色曲线隐藏在低边型的蓝色曲线后面。从图中还可以看出橙色的二极管整流方式的效率较差，右侧是将纵轴放大后的图。
结果表明，在最大负载10a条件下，替换前的二次侧二极管整流方式的效率为77.3%，替换后为81.3%（低边）和81.6%（高边），效率提高了4%。
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当然，实际的效率必须考虑开关损耗等其他损耗因素，因此不会这样简单地比较，但二次侧整流元件的损耗是主要损耗，这一点是可以理解的。所以可以说，在无法显著改善二极管自身vf特性的情况下，改为二次侧同步整流方式是大幅改善二次侧二极管整流方式ac/dc转换器效率的有效选择。
下面给出所用评估板的电路图和部件表作为参考。请注意，这里提到的效率仅是该评估中的结果，效率可能会因所使用部件的特性波动和pcb布局等的不同而有所变动。
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