隨著消費性電子的發展，各種供電電源如適配器所消耗的電能占全球能耗的比例急劇加大，成為不可忽視的耗能「大戶」。以美國為例，每年適配器須要消耗電能3，000億度，占整個國家每年用電總量的11%。

　　現今節能減碳聲浪不斷提高，各國政府法規對電源的要求也越來越嚴格。美國能源部（Department of Energy， DoE）針對External Power Supply公告新的要求NOPR（Notice of Proposed Rulemaking），將對電源供應廠與相關節能零件帶來新的挑戰，表1為針對效率的要求。詳細資料可參考美國能源部官方網站。

　　同步整流晶片加速取代二極管

　　手持式電子產品如平板裝置（Tablet Device）、智慧型手機等的風行，相對地亦開始要求電源充電器的尺寸必需短小輕薄，這些因素也對電源設計造成新的挑戰。

　　近年來電子技術的發展，使得電路的工作電壓越來越低、電流越來越大。低電壓工作有利于降低電路的整體功率消耗，但也給電源設計提出新的難題。

　　開關電源的損耗主要由三部分組成，分別為功率開關元件、變壓器及輸出端整流管的損耗。在低電壓、大電流輸出的情況下，整流二極體的導通壓降較高，輸出端整流管的損耗尤為突出。快恢復二極體（FRD）或超快恢復二極體（SRD）可達1.0或1.2伏特（V），即使採用低壓降的蕭特基二極體（SBD），也會產生大約0.5~0.6伏特的壓降，這就導致整流損耗增大、電源效率降低。整流管上的損耗也會達到電源總損耗的60%以上。

　　因此，傳統的二極體整流電路已無法滿足實現低電壓、大電流開關電源高效率及小體積的需要，成為制約交流對直流（AC-DC）電源供應器提高效率的瓶頸。為能有效降低功耗及溫升，近來使用同步整流技術以取代整流二極管蔚為風潮。

　　同步整流是採用通態電阻極低的專用功率金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET），來取代整流二極體以降低整流損耗的一項新技術，它能提高開關電源供應器的效率。MOSFET屬于電壓控制型元件，它在導通時的伏安特性呈線性關係。以功率MOSFET做整流器時，要求閘極電壓必須與被整流電壓的相位保持同步才能完成整流功能，故稱之為同步整流。

　　晶片商競推同步整流晶片

　　MOSFET耗損主要由內阻（Rdson）決定（切換速度《200kHz），蕭特基二極體耗損則由順向壓降（Vf）來決定。當多顆MOSFET并聯時內阻會成倍數下降，理論上并聯無數顆MOSFET時，內阻會趨近于零幾乎沒有耗損。但蕭特基二極體物理上存在最低屏蔽順向壓降約0.3伏特，不論并聯多少顆蕭特基二極體，最低都有此屏蔽壓降，因此最低也會約有耗損Ploss=0.3×輸出電流。

　　基本單端自激、隔離式降壓同步整流電路如圖1所示。V1及V2為功率MOSFET，在次級電壓的正半周，V1導通，V2關斷，V1起整流作用；在次級電壓的負半周，V1關斷，V2導通，V2起到續流作用。同步整流電路功率耗損包括V1及V2導通損耗及閘極驅動損耗。當開關頻率低于200kHz時，導通耗損占主導地位。

　　圖1 單端降壓式同步整流器的基本塬理圖

　　自激式的同步整流架構很簡單，但是為能確保在使用時不發生失控電路燒毀或不穩定情形，周邊須加入保護電路，因此近年來各廠商陸續推出二次側同步整流控制IC。

　　ZCD和預測式同步整流技術分庭抗禮

　　自90年代末期同步整流技術誕生以來，開關電源技術得到極大的發展，採用IC控制技術的同步整流方案已為研發工程師普遍接受，現在的同步整流技術分為兩大類，分別為零電流偵測（ZCD）及預測式（Prediction）的同步整流方案。

　　不論使用何種方案，效率的提升主要決定于MOSFET的選擇，由于開關電源供應器的使用頻率，通常是在200kHz以下，因而MOSFET的內阻決定大部分的效率的提升。

　　ZCD有恩智浦（NXP）、國際整流器（IR）和安森美（ON Semiconductor）等廠家投入，預測式則是擎力科技的專利。這兩種方案各有優點，ZCD的周邊零件較少、調整較易、適用于非連續導通模式 （DCM）；而預測式的優點是可同時使用于DCM及連續導通模式（CCM）之間、不挑選MOSFET和死區（Dead Time）可調整。

　　所謂ZCD就是當偵測到MOSFET汲極的電流為零時，IC輸出一個高位準給MOSFET，由于是偵測電流，因而MOSFET的內阻變化會影響到電流，為了操作安全，各廠商均設定在-200？300毫伏特（mV）才做切換（圖2）。

　　圖2 ZCD電流偵測圖示

　　預測式是利用上一波形來預測下一波形，因此可以在MOSFET的Vds電壓上升之前，提前截止Vgs，以避免MOSFET的交越。

　　圖3和圖4分別為工作在CCM、DCM下的同步工作波形，其中上方波形為同步MOS的Vds波形，下方波形為SP6018輸出波形。因為具有死區編程控制功能，能保證電源安全地工作在CCM模式，這也是業界唯一能出色應對連續模式的同步整流控制IC。

　　圖3 連續導通模式

　　圖4 非連續導通模式

　　在綠能意識不斷抬頭下，開關電源供應器的效率要求也會愈來愈高，使用同步整流方案能將現有系統的效率提高2？4%并可降低溫度10？20℃，尤其是在大電流、低電壓輸出時其效益更為明顯。為能符合手提式產品對電源充電器要求短小輕薄的要求，CCM操作模式加上同步整流將成為主流。