Синхронный транзисторный выпрямитель — это устройство, выполненное на транзисторах, которые переключаются синхронно со сменой полярности напряжения питающей сети. Оно предназначено для преобразования переменного напряжения в постоянное. Синхронные выпрямители целесообразно использовать для получения постоянного напряжения в источниках питания компьютеров с процессорами класса Intel Core2Duo, AMD Athlon 64×2 или более современными.
Принципиальная схема простейшего синхронного выпрямителя переменного напряжения, выполненного на MOSFET, показана на рисунке.
Схема синхронного транзисторного выпрямителяФазировки вторичных обмоток трансформатора TV1 помечены точками. Амплитуды напряжений на обмотках, с которых снимаются сигналы переключения затвор-исток MOSFET, должны быть одинаковы и могут составлять 7.. 12 В, а диаметр проводов этих обмоток может составлять 0,07 мм.
Обмотки, с которых снимают напряжения между истоками и нагрузкой, должны быть взаимно симметричны, а также рассчитаны на одно и то же переменное напряжение примерно 2,5 В. Они могут быть выполнены проводом диаметром 0,8 мм.
Транзисторы VT1, VT2 с n-каналом можно применить марок IRFZ46N, IRFZ45, IRF7463 или аналогичные с минимальным сопротивлением сток-исток в состоянии насыщения.
При частоте 7..50 кГц, напряжении на нагрузке 2 В и силе тока через нее 1,5 А КПД синхронного выпрямителя достигает 97%, что превышает примерно на 35% КПД диодного выпрямителя. Однако при напряжении нагрузки 5 В КПД синхронного транзисторного выпрямителя меньше, чем у диодного выпрямителя примерно на 30%.
Ток холостого хода данного синхронного выпрямителя не превышает 0,5 мА. Тепловыделение в MOSFET при токе нагрузки менее 2 А столь мало, что транзисторы допустимо не закреплять на охладителях. Если с рассматриваемого синхронного выпрямителя требуется получать ток силой 6 А, то транзисторы необходимо закрепить на охладителе с суммарной площадью охлаждающей поверхности не менее 30 см2. Благодаря тому, что выводы стоков MOSFET соединены между собой, транзисторы можно закрепить на общем охладителе без изоляционной прокладки.
Рассмотренный синхронный выпрямитель не имеет защиты от перегрузки по току нагрузки, и транзисторы выйдут из строя, если в нагрузке случится короткое замыкание. Для защиты такого выпрямителя необходимо использовать быстродействующую электронную систему защиты, которая, предположим, может посылать сигнал запрета импульсов на задающий генератор, обесточивающий нагрузку.
Достоинства синхронного транзисторного выпрямителя:
- высокий КПД выпрямителя при низком напряжении сети в несколько вольт;
- меньшие потери тепла по сравнению с диодными выпрямителями, что часто позволяет обойтись небольшими дешевыми охладителями или вовсе не использовать радиаторы.
Недостатки синхронного транзисторного выпрямителя:
- более высокая стоимость полупроводниковых компонентов по сравнению с диодным выпрямителем;
- наличие двух ключевых транзисторов и, иногда, — дополнительных обмоток управления транзисторами.
