開關電源:同步與非同步
(1)非同步
如果說我們的high mosfes和LOW mosfes同步的時候,會發現有些應用它就叫開關管,并沒有叫high mosfes和LOW mosfes,也就是高端mos管和低端mos管;那么這種情況的肯定就是非同步的,因為他只有一個mos管(或者說開關管)所以他不用去強調同步于非同步了。
(2)同步
同步是采用通態電阻極低的專用功率MOSFET,來取代整流二極管以降低整流損耗的一項新技術。它能大大提高DC/DC變換器的效率并且不存在由肖特基勢壘電壓而造成的死區電壓。功率MOSFET屬于電壓控制型器件,它在導通時的伏安特性呈線性關系。用功率MOSFET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。
區分同步與非同步
在應用中上下管都有場效應管的都有場效應管的就同步的,只有一個上管的開關的就是非同步的,或者說如下圖兩個的buck電路,在主功率那一-級中的功率開關管是我們常見的如圖1,而下的續流二極管變成了開關管,那么這個開關管就叫同步場效應管如圖2。那么圖1就是非同步的,而圖2就是同步的。
同步與非同步的優缺點
(1)非同步的優缺點
在輸出電流變化的情況下, 二極管的電壓降相當恒定
當續流二極管正向導通時,輸出電流變化,二極管的正向壓降是恒定不變的,鍺管的壓降為0.2-0.3V,硅管的壓降為0.7V。
效率低
因為二極管的電壓降恒定,所以當流過二極管的電流很大的時候,原本在二極管上很小的電壓再乘以電流之后,輸出的電壓很低的時候,這時候的二極管的小電壓降就占了很大的比重,它的消耗功率就很可觀了,所以在大電流的時候效率就會減低了。
比較便宜
大家都知道的二極管的價格肯定是比MOS的價格便宜的,這里說是可以是同等條件下的,大家都是用同一個襯底的情況下。如果說-一個是普通襯底的mos管,而另外一個是碳化硅襯底的二極管,或者說一個是低壓的mos管和一個高壓的二極管,那么他們的價格就不一定是二極管的比mos管的便宜了。
可采用較高的輸出電壓
在輸入電壓比較高的時候使用是比較好的,因為在輸出電壓高時,二極管的正向導通壓價所占的比重就很小,對效率的影響就比較低,而且它的電路結構比較簡單,不需要外加控制電路,生產的工藝流程也會比較簡單。
(2)同步的優缺點
MOSFET具有較低的電壓降
在MOSFES的參數中有一個很重要的參數那就是MOSFES的導通電阻Rds on,一般情況MOSFES的導通電阻Rds on是非常小的,一般都為毫歐級別,所以MOSFES在導通之后的壓降非常比較低的。
效率較高
在相同的條件下,一般的MOS管的導通電壓降遠遠小于普通肖特基二極管的正向導通壓降的,所以在電流不變的情況下,MOS管的損耗功率是遠遠比二極管小的,所以說使用MOS管的效率會比使用二極管的效率會高
需要額外的控制電路
Mos管需要驅動電路的,所以說同步的需要為MOS管額外添加一個控制電路,使得上下兩個MOS管能夠同步,而非同步的二極管是自然整流的,所以不需要額外添加驅動控制電路,所以所先對非同步,同步的電路也會比較復雜。
成本比較高
由于一般相同mos管的價格比二極管高,而且mos管還需要驅動電路,驅動ic,所以在成本上同步的比非同步的制造成本相對會貴一-些,p生產的流程工藝也會復雜一些。
同步與非同步的選擇
效率
在看完各自的優缺點之后,在制作時到底該如何選擇同步于非同步呢?如果要求效率比較高,而成本高一點無所謂的話,那么必定是要選擇的同步的。上面也提到了, mos管損耗小,可以提高效率,但它也比較貴,成本也高。
成本
同步也非同步之間,非同步的續流是二極管,它的的價格比mos管便宜,而且不需要額外的控制電路,電路簡單的多,所以它無論是材料成本還是制作成本都要比同步的低,所以在要求效率不是很高的時候也可以選擇非同步。
可靠性
還有一個就是可靠性,非同步的可靠性肯定是比同步的更加可靠的,為什么呢,因為mos管不可能是理想的開關,它也是有開通時間和關斷時間的,所以如果上下兩個管子的死區時間沒有控制好,使上管的關斷時間和下管的開通時間有重疊,造成有直通現象,那么mos管就會因電流過大而損壞。
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