開關(guān)電源是通過功率管打開時給電感充電,電感儲能;功率管斷開時,電感釋放能量,從而實現(xiàn)電壓變換。在功率管斷開時,電感釋放能量需要電流回路,續(xù)流元器件的選用不同,就會涉及到不同的整流方式,即同步整流和非同步整流。那么同步整流和非同步整流到底有什么差別呢?
一、區(qū)分同步與非同步
1.非同步
以 BUCK 電路為例,若電路中只有一個 MOS 管(功率管),而在續(xù)流回路中采用的是整流二極管(二極管具有單向?qū)щ娦?,不需要外加電路控制其通斷),則該電路就是非同步的,因為它只有一個 MOS 管(或者說開關(guān)管)需要用電路控制,續(xù)流二極管不需要控制電路,也就不用去強調(diào)同步控制二極管(D1),即可以理解為非同步,非同步電路如圖 1。
2.同步若在電路中續(xù)流回路中使用的也是 MOS 管(Q2),即上下管都是 MOS 管,因為 MOS 管本身是需要外控制的元器件,整流過程中必須根據(jù)電源的開關(guān)時序同步控制 Q1 與 Q2,所以該電路為同步,同步電路如圖 2 所示。
同步是采用通態(tài)電阻極低的功率 MOS管,來取代整流二極管以降低整流損耗的一項新技術(shù);它能大大提高 DC/DC 變換器的效率。功率 MOS 管屬于電壓控制型器件,且它在導通時的伏安特性呈線性關(guān)系。用功率 MOS 管做整流器時,要求柵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。
二、同步,非同步的優(yōu)缺點
1.非同步的優(yōu)缺點
◆穩(wěn)定性高由于肖特基二極管被動導通,不會存在同步整流電路中上下管同時導通的情況,所以其穩(wěn)定性同比要高于同步整流電路。
◆效率低當流過肖特基二極管的電流較大時,續(xù)流電流在二極管上產(chǎn)生的電壓比較大(0.5V 左右),當輸出的電壓很低的時候,二極管的電壓降就占了很大的比重,它消耗的功率相對較大,所以在大電流,小電壓輸出時候效率偏低。
2.同步的優(yōu)缺點
◆效率較高
一般 MOS 管的內(nèi)阻非常小,在流過相同電流條件下,其導通電壓降遠遠小于普通肖特基二極管的正向?qū)▔航?,則 MOS 管的損耗功率遠遠比二極管的小,所以同步整流的效率會高一些。
◆穩(wěn)定性不足
MOS 管需要驅(qū)動電路,同步整流需要為 MOS 管額外添加一個控制電路,使得上下兩個 MOS 管能夠同步,相對于非同步,同步的控制電路相對復(fù)雜,電路越復(fù)雜,穩(wěn)定性越不可靠,若邏輯出現(xiàn)混亂,上下管同時導通,則系統(tǒng)必定失效。
三、同步與非同步的選擇
選擇使用同步還是非同步主要從效率、成本和可靠性三個方面來考慮。對于較高輸出電壓,較高的占空比,非同步系統(tǒng)中的肖特基二極管與同步整流的下功率管的功耗都比較少,此時同步整流與非同步整流的轉(zhuǎn)換效率差異不明顯;而對于低輸出電壓,低占空比,大電流應(yīng)用來說,采用同步整流的轉(zhuǎn)換效率相對較高。綜上,如果要求效率比較高而對成本和可靠性的要求不太高的話,就可以選用同步整流方案;若對效率要求不是很高,則首選非同步,其可靠性比較好。
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