同步整流高性能電源轉(zhuǎn)換器設計
在同步降壓轉(zhuǎn)換器中，經(jīng)過用兩個低端的MOSFET來交換肖特基二極管能夠進步效率。這兩個MOSFET必需以互補的形式驅(qū)動，在它們的導通間隙之間有一個很小的死區(qū)時間（dead time），以防止同時導通。同步FET工作在第三象限，由于電流從源極流到漏極。與之對應的非同步轉(zhuǎn)換器相比，同步降壓轉(zhuǎn)換器總是工作在連續(xù)導通，即便在空載的狀況下也是。
在死區(qū)時間內(nèi)，電感電流流過低端FET的體二極管（body diode）。這個體二極管通常具有十分慢的反向恢復特性，會降低轉(zhuǎn)換器的效率。能夠與低端FET并行放置一個肖特基二極管以對體二極管完成旁路，防止它影響到轉(zhuǎn)換器的性能。增加的肖特基二極管能夠比非同步降壓轉(zhuǎn)換器中的二極管低很多的額定電流，由于它只在兩個FET都關(guān)斷時的較短的死區(qū)時間（通常低于開關(guān)周期的百分之幾）內(nèi)導通。
同步整流的益處
在高性能、高功率的轉(zhuǎn)換器中運用SR的益處是能夠取得更高的效率、更低的功耗、更佳的熱性能，以及當同步FET并行銜接時固有的理想電流共享特性，而且雖然采用自動組裝工藝（更高的牢靠性）但還是可進步制造良率。如上面提到的那樣，若干個MOSFET能夠并行銜接來應對更高的輸出電流。
由于在這種狀況下有效的RDS(ON)與并行銜接的器件數(shù)量成反比，因而降低了導通損耗。同樣，RDS(ON)具有正的溫度系數(shù)，因而FET將等量分享電流，有助于優(yōu)化在SR器件之間的熱散布，這將進步器件和PCB散熱的才能，直接改善設計的熱性能。SR帶來的其他潛在的益處包括更小的外形尺寸、開放的框架構(gòu)造、更高的環(huán)境工作溫度，以及更高的功率密度。
在低電壓應用中，設計工程師通常增加開關(guān)頻率以減小輸出電感和電容的尺寸，以此使轉(zhuǎn)換器尺寸最小化，并降低輸出紋波電壓。假如并聯(lián)多個FET，這樣的頻率增加也會增加柵極驅(qū)動和開關(guān)損耗，因而必需依據(jù)詳細的應用停止設計折中。例如，在高輸入電壓、低輸出電壓的同步降壓轉(zhuǎn)換器上，由于工作條件是高端FET比低端FET具有更低的RMS電流，因而高端FET應該選擇具有低QG和高RDS(ON)的器件。關(guān)于這個器件來說，降低開關(guān)損耗比導通損耗更重要。相反，低端FET承載更大的RMS電流，因而RDS(ON)應該盡可能低。
在同步轉(zhuǎn)換器當選擇具有更強驅(qū)動才能的控制器，經(jīng)過使FET開關(guān)所用的時間最短，將能減少開關(guān)損耗。但是，更快的上升和降落時間可產(chǎn)生高頻噪聲，這種噪聲能夠招致系統(tǒng)噪聲和EMI問題。
在死區(qū)時間內(nèi)，電感電流流過低端FET的體二極管（body diode）。這個體二極管通常具有十分慢的反向恢復特性，會降低轉(zhuǎn)換器的效率。能夠與低端FET并行放置一個肖特基二極管以對體二極管完成旁路，防止它影響到轉(zhuǎn)換器的性能。增加的肖特基二極管能夠比非同步降壓轉(zhuǎn)換器中的二極管低很多的額定電流，由于它只在兩個FET都關(guān)斷時的較短的死區(qū)時間（通常低于開關(guān)周期的百分之幾）內(nèi)導通。
同步整流的益處
在高性能、高功率的轉(zhuǎn)換器中運用SR的益處是能夠取得更高的效率、更低的功耗、更佳的熱性能，以及當同步FET并行銜接時固有的理想電流共享特性，而且雖然采用自動組裝工藝（更高的牢靠性）但還是可進步制造良率。如上面提到的那樣，若干個MOSFET能夠并行銜接來應對更高的輸出電流。
由于在這種狀況下有效的RDS(ON)與并行銜接的器件數(shù)量成反比，因而降低了導通損耗。同樣，RDS(ON)具有正的溫度系數(shù)，因而FET將等量分享電流，有助于優(yōu)化在SR器件之間的熱散布，這將進步器件和PCB散熱的才能，直接改善設計的熱性能。SR帶來的其他潛在的益處包括更小的外形尺寸、開放的框架構(gòu)造、更高的環(huán)境工作溫度，以及更高的功率密度。
在低電壓應用中，設計工程師通常增加開關(guān)頻率以減小輸出電感和電容的尺寸，以此使轉(zhuǎn)換器尺寸最小化，并降低輸出紋波電壓。假如并聯(lián)多個FET，這樣的頻率增加也會增加柵極驅(qū)動和開關(guān)損耗，因而必需依據(jù)詳細的應用停止設計折中。例如，在高輸入電壓、低輸出電壓的同步降壓轉(zhuǎn)換器上，由于工作條件是高端FET比低端FET具有更低的RMS電流，因而高端FET應該選擇具有低QG和高RDS(ON)的器件。關(guān)于這個器件來說，降低開關(guān)損耗比導通損耗更重要。相反，低端FET承載更大的RMS電流，因而RDS(ON)應該盡可能低。
在同步轉(zhuǎn)換器當選擇具有更強驅(qū)動才能的控制器，經(jīng)過使FET開關(guān)所用的時間最短，將能減少開關(guān)損耗。但是，更快的上升和降落時間可產(chǎn)生高頻噪聲，這種噪聲能夠招致系統(tǒng)噪聲和EMI問題。
| 【上一個】 特性敏感的半導體器材LED電源的驅(qū)動方法 | 【下一個】 為什么給手機充電不耐用？ |
| ^ 同步整流高性能電源轉(zhuǎn)換器設計 |