Войти
Активное выпрямлениеили синхронное выпрямление- это метод для повышение эффективности выпрямления путем замены диодов на активно управляемые переключатели, обычно силовые полевые МОП-транзисторы или силовые BJT. В то время как обычные полупроводниковые диоды имеют примерно фиксированное падение напряжения около 0,5–1 вольт, активные выпрямители ведут себя как сопротивления и могут иметь произвольно низкое падение напряжения.
Исторически переключатели с приводом от вибратора или переключатели с приводом от двигателя также использовались для механических выпрямителей и синхронного выпрямления.
Активное выпрямление имеет множество применений. Он часто используется для массивов фотоэлектрических панелей, чтобы избежать обратного тока, который может вызвать перегрев с частичным затемнением при минимальных потерях мощности. Он также используется в импульсных источниках питания (SMPS).
Постоянное падение напряжения на стандартном pn переходе диоде равно обычно между 0,7 В и 1,7 В, вызывая значительные потери мощности в диоде. Электрическая мощность зависит от тока и напряжения: потери мощности растут пропорционально как току, так и напряжению.
В низковольтных преобразователях (около 10 вольт и менее) падение напряжения на диоде (обычно от 0,7 до 1 вольт для кремниевого диода при его номинальном значении). ток) отрицательно влияет на КПД. Одно из классических решений - замена стандартных кремниевых диодов на диоды Шоттки, которые демонстрируют очень низкие падения напряжения (всего 0,3 В). Однако даже выпрямители Шоттки могут давать значительно больше потерь, чем выпрямители синхронного типа, особенно при больших токах и низких напряжениях.
При обращении к преобразователям очень низкого напряжения, таким как понижающий преобразователь источник питания для компьютера ЦП (с выходным напряжением около 1 В, а многие ампер выходного тока), выпрямление Шоттки не обеспечивает адекватного КПД. В таких приложениях становится необходимым активное выпрямление.
Замена диода на активно управляемый переключающий элемент, такой как MOSFET, является основой активного выпрямления. МОП-транзисторы имеют постоянное очень низкое сопротивление при проводимости, известное как сопротивление в открытом состоянии (R DS (on) ). Они могут быть изготовлены с сопротивлением в открытом состоянии от 10 мОм или даже ниже. Тогда падение напряжения на транзисторе будет намного меньше, что означает уменьшение потерь мощности и повышение эффективности. Однако закон Ома регулирует падение напряжения на полевом МОП-транзисторе, что означает, что при больших токах падение может превышать падение напряжения на диоде. Это ограничение обычно устраняется либо путем параллельного размещения нескольких транзисторов, тем самым уменьшая ток через каждый отдельный, либо путем использования устройства с большей активной площадью (на полевых транзисторах, аналог параллельного устройства).
Схема управления для активного выпрямления обычно использует компараторы для измерения напряжения на входе переменного тока и открытия транзисторов в нужное время, чтобы позволить току течь в правильном направлении. Синхронизация очень важна, так как необходимо избегать короткого замыкания на входе питания, которое легко может быть вызвано включением одного транзистора раньше выключения другого. Очевидно, что для активных выпрямителей по-прежнему необходимы сглаживающие конденсаторы, присутствующие в пассивных примерах.
Использование активного выпрямления для реализации преобразования переменного / постоянного тока позволяет внести в конструкцию дополнительные улучшения (с большей сложностью) для достижения коррекции активного коэффициента мощности, что заставляет Форма кривой тока источника переменного тока должна соответствовать форме волны напряжения, устраняя реактивные токи и позволяя всей системе достичь большей эффективности.
МОП-транзистор, активно управляемый для работы в качестве выпрямителя - активно включается, чтобы пропускать ток в одном направлении, но активно выключается, чтобы блокировать ток от протекания в другом направление - иногда называют идеальным диодом. Использование идеальных диодов вместо стандартных диодов для байпаса солнечной электрической панели, защиты от обратного заряда батареи или мостового выпрямителя снижает мощность, рассеиваемую в этих диодах, повышая эффективность и уменьшая размер платы и веса радиатора, необходимого для этого рассеивания мощности.
Такой идеальный диод на основе MOSFET не следует путать с супердиодом на основе операционного усилителя.
См. H-мост.
