开关稳压器的基础:同步式和异步式的区别

继开关稳压器的种类和工作原理之后,接着要说明所谓同步整流式和异步整流式DC/DC转换器变压器方式的区别。由于各自有优缺点,故根据电源的要求规格区分使用是一大要点。

电路构造上的区别如下的图的通,不同点在于开关2是二极管或是晶体管。

异步整流式,也称为二极管整流式,通过上侧晶体管的ON/OFF,二极管进行导通/关断,使电流流向或不流向二极管。这在工作原理部分已经说明。异步式是简单且牢固的方式,在工业设备等中有极高的实绩。

另一方面,同步整流的方式虽然基本工作相同,但是下侧开关的ON/OFF也由控制电路进行。如果双方同时为ON,则电流将从VIN直接流向GND,使晶体管有破坏的可能性,故双方必须制造OFF,停滞时间的时序等进行复杂的控制。不过,同步整流式的效率比异步式高,对于延长电池驱动设备的工作时间有极大贡献。

同步整流

  1. S1为ON的时S2设为OFF
  2. S1为OFF的时S2设为ON
  3. 电流路径与异步型相同,但S2的ON/OFF 由控制电路进行
  4. 下段的电路是实际电路S1、S2使用晶体管
  • 高效率
  • 电路比异步式复杂

2D_non-sync

  1. S1为ON时电流不流向D1(关断)
  2. S1为OFF时电流正向流向D1(导通)
  3. 下段的电路是实际电路,S1可使用晶体管,D1可使用肖特基二极管
  • 效率比同步式差
  • 电路比较简单

同步整流式的所以效率高,原因在于将异步整流式的二极管置换成晶体管,故可以将输出段开关的损耗压低。众所周知,二极管的VF会因电流而改变,不过即使VF为低肖特基也有0.3~0.5V。与之相对,例如Nch-MOSFET的ON电阻极低至50mΩ,如果计算电压下降的话则将远比二极管的VF来得低。

有关“开关稳压器的特性和评估方法”这个主题,了解DC/DC转换工作因方式的区别或特征非常重要。

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