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開關(guān)電源同步整流與非同步整流的區(qū)別是什么
  • 發(fā)布時(shí)間:2024-08-10 16:31:54
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開關(guān)電源同步整流與非同步整流的區(qū)別是什么
開關(guān)電源是通過功率管打開時(shí)給電感充電,電感儲(chǔ)能;功率管斷開時(shí),電感釋放能量,從而實(shí)現(xiàn)電壓變換。在功率管斷開時(shí),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(huì)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(gè) 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娦裕恍枰饧与娐房刂破渫〝啵瑒t該電路就是非同步的,因?yàn)樗挥幸粋€(gè) 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(qiáng)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。
開關(guān)電源同步整流 非同步整流 區(qū)別
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?yàn)?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(shí)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。
開關(guān)電源同步整流 非同步整流 區(qū)別
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(xiàng)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(dǎo)通時(shí)的伏安特性呈線性關(guān)系。用功率 MOS 管做整流器時(shí),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(diǎn)
1.非同步的優(yōu)缺點(diǎn)
◆穩(wěn)定性高由于肖特基二極管被動(dòng)導(dǎo)通,不會(huì)存在同步整流電路中上下管同時(shí)導(dǎo)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(dāng)流過肖特基二極管的電流較大時(shí),續(xù)流電流在二極管上產(chǎn)生的電壓比較大(0.5V 左右),當(dāng)輸出的電壓很低的時(shí)候,二極管的電壓降就占了很大的比重,它消耗的功率相對(duì)較大,所以在大電流,小電壓輸出時(shí)候效率偏低。
2.同步的優(yōu)缺點(diǎn)
◆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(dǎo)通電壓降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普通肖特基二極管的正向?qū)▔航担瑒t MOS 管的損耗功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)比二極管的小,所以同步整流的效率會(huì)高一些。
◆穩(wěn)定性不足
MOS 管需要驅(qū)動(dòng)電路,同步整流需要為 MOS 管額外添加一個(gè)控制電路,使得上下兩個(gè) MOS 管能夠同步,相對(duì)于非同步,同步的控制電路相對(duì)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(shí)導(dǎo)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(gè)方面來考慮。對(duì)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(shí)同步整流與非同步整流的轉(zhuǎn)換效率差異不明顯;而對(duì)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(duì)較高。綜上,如果要求效率比較高而對(duì)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(duì)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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