開(kāi)關(guān)電源：同步整流與異步整流解析-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2021-12-13
DC/DC轉換器的非絕緣型降壓開(kāi)關(guān)穩壓器有異步整流（二極管）式和同步整流式兩種。
1.異步整流式是較早使用的方式，就開(kāi)關(guān)穩壓器而言電路簡(jiǎn)單但效率卻超過(guò)80％左右。
異步整流式于下側開(kāi)關(guān)使用二極管，異步整流式通過(guò)上側晶體管的ON/OFF使電流流向或不流向二極管。
2.高效率的同步整流式開(kāi)關(guān)穩壓器用IC被陸續開(kāi)發(fā)，控制或電路極為復雜的同步整流式變得容易設計，逐漸成為主流。同步整流式最大可以獲得近95%的效率。
1）同步整流與異步整流區別在于異步整流式于下側開(kāi)關(guān)使用二極管，而同步整流式則與S1同樣為晶體管。
同步整流式雖然基本工作與異步整流相同，但是下側開(kāi)關(guān)的ON/OFF也由控制電路進(jìn)行。
如果雙方同時(shí)為ON，則電流將從VIN直接流向GND，故雙方必須制造OFF時(shí)間，所謂停滯時(shí)間的時(shí)序等進(jìn)行復雜的控制。同步整流式的效率之所以比異步整流式好，是因為下側開(kāi)關(guān)使用晶體管（尤其是MOSFET）。
2）另一個(gè)大區別在于輕負載時(shí)的工作狀態(tài)。上圖中橘色和綠色的箭頭分別表示輕負載時(shí)異步整流式（橘）和同步整流式（綠）的電感電流。
電感電流如上圖所示，通過(guò)開(kāi)關(guān)變成三角波。當負載電流變得非常少時(shí)，電感電流會(huì )下降至零交叉級。
在此狀態(tài)下，異步式為二極管只能朝一方向流動(dòng)電流，因此沒(méi)有如橘色波形般進(jìn)入負領(lǐng)域的波形電流，電流波形呈具有零周期之間斷狀態(tài)，此稱(chēng)為不連續模式。
同步式由于晶體管，故可逆流，使負領(lǐng)域電流持續，此稱(chēng)為連續模式。
3.損耗與效率
任何電路都通過(guò)開(kāi)關(guān)流動(dòng)電流，故此會(huì )因為開(kāi)關(guān)而有損耗，以致影響效率。二極管的VF通過(guò)電流増加，即使是低VF的肖特基二極管，1A時(shí)的VF也將為0.3～0.5V左右。
與之相對，例如Nch-MOSFET的ON電阻極低，低至50mΩ左右，如果計算下降電壓的話(huà)，可知1A時(shí)Nch-MOSFET將為50mV，遠低于二極管的VF。
如果為不連續模式，則開(kāi)關(guān)電壓將發(fā)生振鈴，高諧波噪聲將被釋出。同步式通過(guò)維持連續的電感電流而使穩定的工作繼續。但是，反向電流由于須從輸出電容器供給，故效率稍低。
總結來(lái)說(shuō)，同步整流型和異步整流型都很具有代表性，應用廣泛。整體而言，電源設計工程師須先行探討電路的復雜性、成本、效率、振鈴導致的高諧波噪聲，然后根據自己的需求進(jìn)行權衡，來(lái)判斷哪一方式最適合選擇。
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