开关电源是通过功率管打开时给电感充电,电感储能;功率管断开时,电感释放能量,从而实现电压变换。
在功率管断开时,电感释放能量需要电流回路,续流元器件的选用不同,就会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别呢?
一、 区分同步与非同步 01 非同步
以BUCK电路为例,若电路中只有一个
MOS管(功率管),而在续流回路中采用的是整流二极管(二极管具有单向导电性,不需要外加电路控制其通断),则该电路就是非同步的,因为它只有一个 mos管(或者说开关管)需要用电路控制,续流二极管不需要控制电路,也就不用去强调同步控制二极管(D1),即可以理解为非同步,非同步电路如图1 图一
02 同步
若在电路中续流回路中使用的也是
MOS管(Q2),即上下管都是
MOS管,因为
MOS管本身是需要外控制的元器件,整流过程中必须根据电源的开关时序同步控制Q1与Q2,所以该电路为同步,同步电路如图2所示:
图二
同步是采用通态电阻极低的功率
MOS管,来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术;它能大大提高 DC/DC 变换器的效率。
功率
MOS管属于电压控制型器件,且它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率
MOS管做整流器时,要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能,故称之为同步整流。
二、 同步、非同步的优缺点 01 非同步的优缺点 ◆稳定性高 由于
肖特基二极管被动导通,不会存在同步整理电路中上下管同时导通的情况,所以其稳定性同比要高于同步整理电路。
◆效率低 当流过
肖特基二极管的电流较大时,续流电流在二极管上产生的电压比较大(0.5V左右),当输出的电压很低的时候,二极管的电压降就占了很大的比重,它消耗的功率相对较大,所以在大电流,小电压输出时候效率偏低。
02 同步的优缺点 ◆效率较高 一般
MOS管的内阻非常小,在流过相同电流条件下,其导通电压降远远小于普通
肖特基二极管的正向导通压降,则
MOS管的损耗功率远远比二极管的小,所以同步整流的效率会高一些 。
◆稳定性不足 Mos管需要驱动电路,同步整流需要为
MOS管额外添加一个控制电路,使得上下两个
MOS管能够同步,相对于非同步,同步的控制电路相对复杂,电路越复杂,稳定性越不可靠,若逻辑出现混乱,上下管同时导通,则系统必定失效。
三、 同步与非同步的选择 选择使用同步还是非同步主要从效率、成本和可靠性三个方面来考虑。
对于较高输出电压,较高的占空比,非同步系统中的
肖特基二极管与同步整流的下功率管的功耗都比较少,此时同步整流与非同步整流的转换效率差异不明显;
而对于低输出电压,低占空比,大电流应用来说,采用同步整流的转换效率相对较高。
综上,如果要求效率比较高而对成本和可靠性的要求不太高的话,就可以选用同步整流方案;若对效率要求不是很高,则[敏感词]非同步,其可靠性比较好。
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