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授课教师
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陆冰

德州仪器系统工程师德州仪器技术委员会资深委员（SMTS）

陆冰博士于2006年从弗吉尼亚理工及州立大学获得博士学位并加入德州仪器，专注于AC/DC及隔离DC/DC控制芯片的研发及技术支持。参与并领导了各类电源控制芯片的研发，包括PFC，LLC，同步整流，反激电路，全桥及半桥控制芯片。现为高电压控制器系统工程师及德州仪器技术委员会资深委员（SMTS）。

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课程介绍

开关电源中的半导体器件

总章节：6
课程时长：58:52

功率半导体器件是开关电源的重要组成部分，它将电能从一种形式变换为另一种形式。这章课程对功率半导体的基本工作原理进行了介绍。通过对二极管，MOSFET，以及同步整流管的工作原理的分析，我们可以掌握开关电源设计中功率半导体器件的选取，损耗的计算，以及驱动电路的设计。另外，这一章课程还介绍了未来将会流行的宽禁带半导体器件，它们的工作原理，以及相对于现有的硅半导体器件的优势。

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陆冰

德州仪器系统工程师德州仪器技术委员会资深委员（SMTS）

陆冰博士于2006年从弗吉尼亚理工及州立大学获得博士学位并加入德州仪器，专注于AC/DC及隔离DC/DC控制芯片的研发及技术支持。参与并领导了各类电源控制芯片的研发，包括PFC，LLC，同步整流，反激电路，全桥及半桥控制芯片。现为高电压控制器系统工程师及德州仪器技术委员会资深委员（SMTS）。

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00:00

开关电源中二极管的损耗

1. 反激变换器将输入功率通过变压器和二极管整流后作为输出电压。 2. 二极管的导通损耗可以计算为导通电压乘上输出电流。 3. 二极管损耗所占的比例等于正向压降和输出电压的比例。 4. 低电压输出时，二极管损耗的比例较大，可以通过降低导通压降提高电源效率。 5. 肖特基二极管相对于PN级二极管有较小的导通压降，可以提升电路效率。

1. 反激变换器将输入功率通过变压器和二极管整流后作为输出电压。 2. 二极管的导通损耗可以计算为导通电压乘上输出电流。 3. 二极管损耗所占的比例等于正向压降和输出电压的比例。 4. 低电压输出时，二极管损耗的比例较大，可以通过降低导通压降提高电源效率。 5. 肖特基二极管相对于PN级二极管有较小的导通压降，可以提升电路效率。

02:13

肖特基二极管和同步整流的比较

1. 同步整流管利用导通电阻代替二极管的导通电压，具有较低的导通电阻和导通压降。 2. 同步整流管在同样的电流下，导通电压比肖特基二极管低。 3. 同步整流管的导通损耗较低，可以降低整流损耗。 4. 同步整流管适用于低压大电流的应用场合，可以提高电源效率。 5. 同步整流管在高压应用中效率较低，但可以减小电路损耗，降低散热要求。

1. 同步整流管利用导通电阻代替二极管的导通电压，具有较低的导通电阻和导通压降。 2. 同步整流管在同样的电流下，导通电压比肖特基二极管低。 3. 同步整流管的导通损耗较低，可以降低整流损耗。 4. 同步整流管适用于低压大电流的应用场合，可以提高电源效率。 5. 同步整流管在高压应用中效率较低，但可以减小电路损耗，降低散热要求。

03:34

典型电流波形下的损耗对比

比较肖特基二极管和同步整流管的损耗模型，以及MOS管的损耗模型。使用标准的反激电路的副边电流，在三角波状况下，假设50%的占空比，可以看到二极管的损耗比SR的损耗要大得多。使用同步整流可以极大地减少损耗，提高效率并减少散热要求。

比较肖特基二极管和同步整流管的损耗模型，以及MOS管的损耗模型。使用标准的反激电路的副边电流，在三角波状况下，假设50%的占空比，可以看到二极管的损耗比SR的损耗要大得多。使用同步整流可以极大地减少损耗，提高效率并减少散热要求。

04:16

不同应用场合中的同步整流

1. 同步整流可以在不同的应用场合中使用，如buck电路和有源钳位正极电路。 2. 在buck电路中，可以使用同步整流管代替bug的整流管，并利用控制信号产生整流驱动信号。 3. 在有源钳位正极电路中，可以使用变压器自身的电压来驱动同步整流的模式。 4. 同步整流控制相对简单，不需要额外的同步整流芯片，但其他拓扑结构可能需要特定的同步整流控制器。 5. 同步整流的控制方法包括使用控制MOS的互补信号来驱动同步整流的MOS，以及使用变压器自身的电压来驱动同步整流的模式。

1. 同步整流可以在不同的应用场合中使用，如buck电路和有源钳位正极电路。 2. 在buck电路中，可以使用同步整流管代替bug的整流管，并利用控制信号产生整流驱动信号。 3. 在有源钳位正极电路中，可以使用变压器自身的电压来驱动同步整流的模式。 4. 同步整流控制相对简单，不需要额外的同步整流芯片，但其他拓扑结构可能需要特定的同步整流控制器。 5. 同步整流的控制方法包括使用控制MOS的互补信号来驱动同步整流的MOS，以及使用变压器自身的电压来驱动同步整流的模式。

05:14

利用Vds来控制同步整流管

有两种不同的控制方式可以用于同步整流管。第一种是利用VBS来控制同步整流管的导通。当Vds低于控制器的开通阈值时，同步整流管导通，而当Vds超过光段的阈值时，控制器关闭同步整流管。通过侦测Vds端的电压，可以得到同步整流管的控制。

有两种不同的控制方式可以用于同步整流管。第一种是利用VBS来控制同步整流管的导通。当Vds低于控制器的开通阈值时，同步整流管导通，而当Vds超过光段的阈值时，控制器关闭同步整流管。通过侦测Vds端的电压，可以得到同步整流管的控制。

06:24

利用伏秒平衡来控制同步整流管

另外一种控制方式是利用伏秒平衡来控制同步整流管。这种控制方式适用于某些拓扑结构，如反激工作模式。在这种模式中，变压器的伏秒在每个开关周期中是平衡的，可以用来控制同步整流管。通过侦测变压器原边的伏秒储存在控制器中，并利用副边的伏秒平衡来侦测电流过零点，可以实现控制。然而，这种控制方式只适用于反激电路工作，不适合断续模式和有源钳位反激或LLC电路。

另外一种控制方式是利用伏秒平衡来控制同步整流管。这种控制方式适用于某些拓扑结构，如反激工作模式。在这种模式中，变压器的伏秒在每个开关周期中是平衡的，可以用来控制同步整流管。通过侦测变压器原边的伏秒储存在控制器中，并利用副边的伏秒平衡来侦测电流过零点，可以实现控制。然而，这种控制方式只适用于反激电路工作，不适合断续模式和有源钳位反激或LLC电路。

07:18

同步整流管的选择，导通损耗的考虑

同步整流管的选择需要考虑导通电阻和关断电流。同步整流管的导通电阻越小，关断电流越大，反之亦然。因此，同步整流管的导通电阻需要优化，并不是越小越好。同步整流控制器可以控制同步整流管的导通和关断，使其在合适的电压范围内导通，从而减小导通损耗。同步整流管的选择需要考虑导通损耗、开关损耗和驱动损耗三部分的组成。选取低导通电阻的同步整流管可以减小导通损耗，但会提高开关损耗和驱动损耗。设计电源时需要平衡开关损耗和导通损耗，并不是导通电阻越小越好。

同步整流管的选择需要考虑导通电阻和关断电流。同步整流管的导通电阻越小，关断电流越大，反之亦然。因此，同步整流管的导通电阻需要优化，并不是越小越好。同步整流控制器可以控制同步整流管的导通和关断，使其在合适的电压范围内导通，从而减小导通损耗。同步整流管的选择需要考虑导通损耗、开关损耗和驱动损耗三部分的组成。选取低导通电阻的同步整流管可以减小导通损耗，但会提高开关损耗和驱动损耗。设计电源时需要平衡开关损耗和导通损耗，并不是导通电阻越小越好。

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开关电源中二极管的损耗

1. 反激变换器将输入功率通过变压器和二极管整流后作为输出电压。 2. 二极管的导通损耗可以计算为导通电压乘上输出电流。 3. 二极管损耗所占的比例等于正向压降和输出电压的比例。 4. 低电压输出时，二极管损耗的比例较大，可以通过降低导通压降提高电源效率。 5. 肖特基二极管相对于PN级二极管有较小的导通压降，可以提升电路效率。

1. 反激变换器将输入功率通过变压器和二极管整流后作为输出电压。 2. 二极管的导通损耗可以计算为导通电压乘上输出电流。 3. 二极管损耗所占的比例等于正向压降和输出电压的比例。 4. 低电压输出时，二极管损耗的比例较大，可以通过降低导通压降提高电源效率。 5. 肖特基二极管相对于PN级二极管有较小的导通压降，可以提升电路效率。

02:13

肖特基二极管和同步整流的比较

1. 同步整流管利用导通电阻代替二极管的导通电压，具有较低的导通电阻和导通压降。 2. 同步整流管在同样的电流下，导通电压比肖特基二极管低。 3. 同步整流管的导通损耗较低，可以降低整流损耗。 4. 同步整流管适用于低压大电流的应用场合，可以提高电源效率。 5. 同步整流管在高压应用中效率较低，但可以减小电路损耗，降低散热要求。

1. 同步整流管利用导通电阻代替二极管的导通电压，具有较低的导通电阻和导通压降。 2. 同步整流管在同样的电流下，导通电压比肖特基二极管低。 3. 同步整流管的导通损耗较低，可以降低整流损耗。 4. 同步整流管适用于低压大电流的应用场合，可以提高电源效率。 5. 同步整流管在高压应用中效率较低，但可以减小电路损耗，降低散热要求。

03:34

典型电流波形下的损耗对比

比较肖特基二极管和同步整流管的损耗模型，以及MOS管的损耗模型。使用标准的反激电路的副边电流，在三角波状况下，假设50%的占空比，可以看到二极管的损耗比SR的损耗要大得多。使用同步整流可以极大地减少损耗，提高效率并减少散热要求。

比较肖特基二极管和同步整流管的损耗模型，以及MOS管的损耗模型。使用标准的反激电路的副边电流，在三角波状况下，假设50%的占空比，可以看到二极管的损耗比SR的损耗要大得多。使用同步整流可以极大地减少损耗，提高效率并减少散热要求。

04:16

不同应用场合中的同步整流

1. 同步整流可以在不同的应用场合中使用，如buck电路和有源钳位正极电路。 2. 在buck电路中，可以使用同步整流管代替bug的整流管，并利用控制信号产生整流驱动信号。 3. 在有源钳位正极电路中，可以使用变压器自身的电压来驱动同步整流的模式。 4. 同步整流控制相对简单，不需要额外的同步整流芯片，但其他拓扑结构可能需要特定的同步整流控制器。 5. 同步整流的控制方法包括使用控制MOS的互补信号来驱动同步整流的MOS，以及使用变压器自身的电压来驱动同步整流的模式。

1. 同步整流可以在不同的应用场合中使用，如buck电路和有源钳位正极电路。 2. 在buck电路中，可以使用同步整流管代替bug的整流管，并利用控制信号产生整流驱动信号。 3. 在有源钳位正极电路中，可以使用变压器自身的电压来驱动同步整流的模式。 4. 同步整流控制相对简单，不需要额外的同步整流芯片，但其他拓扑结构可能需要特定的同步整流控制器。 5. 同步整流的控制方法包括使用控制MOS的互补信号来驱动同步整流的MOS，以及使用变压器自身的电压来驱动同步整流的模式。

05:14

利用Vds来控制同步整流管

有两种不同的控制方式可以用于同步整流管。第一种是利用VBS来控制同步整流管的导通。当Vds低于控制器的开通阈值时，同步整流管导通，而当Vds超过光段的阈值时，控制器关闭同步整流管。通过侦测Vds端的电压，可以得到同步整流管的控制。

有两种不同的控制方式可以用于同步整流管。第一种是利用VBS来控制同步整流管的导通。当Vds低于控制器的开通阈值时，同步整流管导通，而当Vds超过光段的阈值时，控制器关闭同步整流管。通过侦测Vds端的电压，可以得到同步整流管的控制。

06:24

利用伏秒平衡来控制同步整流管

另外一种控制方式是利用伏秒平衡来控制同步整流管。这种控制方式适用于某些拓扑结构，如反激工作模式。在这种模式中，变压器的伏秒在每个开关周期中是平衡的，可以用来控制同步整流管。通过侦测变压器原边的伏秒储存在控制器中，并利用副边的伏秒平衡来侦测电流过零点，可以实现控制。然而，这种控制方式只适用于反激电路工作，不适合断续模式和有源钳位反激或LLC电路。

另外一种控制方式是利用伏秒平衡来控制同步整流管。这种控制方式适用于某些拓扑结构，如反激工作模式。在这种模式中，变压器的伏秒在每个开关周期中是平衡的，可以用来控制同步整流管。通过侦测变压器原边的伏秒储存在控制器中，并利用副边的伏秒平衡来侦测电流过零点，可以实现控制。然而，这种控制方式只适用于反激电路工作，不适合断续模式和有源钳位反激或LLC电路。

07:18

同步整流管的选择，导通损耗的考虑

同步整流管的选择需要考虑导通电阻和关断电流。同步整流管的导通电阻越小，关断电流越大，反之亦然。因此，同步整流管的导通电阻需要优化，并不是越小越好。同步整流控制器可以控制同步整流管的导通和关断，使其在合适的电压范围内导通，从而减小导通损耗。同步整流管的选择需要考虑导通损耗、开关损耗和驱动损耗三部分的组成。选取低导通电阻的同步整流管可以减小导通损耗，但会提高开关损耗和驱动损耗。设计电源时需要平衡开关损耗和导通损耗，并不是导通电阻越小越好。

同步整流管的选择需要考虑导通电阻和关断电流。同步整流管的导通电阻越小，关断电流越大，反之亦然。因此，同步整流管的导通电阻需要优化，并不是越小越好。同步整流控制器可以控制同步整流管的导通和关断，使其在合适的电压范围内导通，从而减小导通损耗。同步整流管的选择需要考虑导通损耗、开关损耗和驱动损耗三部分的组成。选取低导通电阻的同步整流管可以减小导通损耗，但会提高开关损耗和驱动损耗。设计电源时需要平衡开关损耗和导通损耗，并不是导通电阻越小越好。

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2023-05-07 13:29:56

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