无线充电接收模块用同步整流技术提高系统效率

无线充电的接收线圈输出的是交流电流,电池需要直流电流充电。所以需要一个整流电路来把交流电转化为直流电。 

整流二级管的压降在0.5V左右,当输出电流为30A时,将在整个整流桥上产生P=0.5×2*30=30W的功率损耗。 

全桥同步整流电路如图2所示,图中Q1,Q2,Q3,Q4为N沟道增强型MOSFET,其中D1,D2,D3,D4是其体二极管。 

图2,全桥同步整流电路结构 

用MOSFET管来实现整流功能的电路称为同步整流电路,MOSFET不像二极管能自动截止反向电流,必须控制MOSFET的导通和关断,而MOSFET的导通和关断取决于它的栅极驱动信号。因此,需设计同步整流MOSFET的栅极驱动信号的大小和时序,确保同步整流电路的正常工作。图3为开关管Q1,Q2,Q3,Q4的控制信号S1,S2,S3,S4的波形图。为防止MOSFET发生直通现象,在上下桥臂Q1,Q2和Q3,Q4的驱动波形切换之间加入了死区时间。    

图3,同步整流MOSFET栅极驱动信号波形图 

同步整流电路的开通是ZVS软开通,关断时电流小,接近ZCS关断,开关损耗小。同步整流的损耗主要是在MOSFET的导通损耗上,假设MOSFET的Rds=5mΩ,电流30A,导通损耗P=(Rds*2)I²=(5*10¯³*2)*30²=9W。 

采用同步整流后,在本文参数下,整流桥的效率可以提高70%,这样整流部分的效率得到明显的提高,系统效率也得到提升,同时副边功率模块的发热也大幅减小,副边功率模块的散热体积也得到了减小。