Heute wollen wir über zwei sehr wichtige Konzepte bei Schaltnetzteilen sprechen - die synchrone Gleichrichtung und die asynchrone Gleichrichtung. Das Schaltnetzteil stützt sich auf die Speicherung von induktiver Ladeenergie, wenn die Leistungsröhre geöffnet wird, und die induktive Energie wird freigesetzt, wenn die Leistungsröhre ausgeschaltet wird, um die Spannungsumwandlung zu realisieren. Nach dem Abschalten der Leistungsröhre gibt die Induktivität Energie frei, um eine Stromschleife zu bilden, die sich in der Auswahl der Stromkomponenten unterscheidet und verschiedene Gleichrichtungsverfahren beinhaltet, nämlich synchrone Gleichrichtung und asynchrone Gleichrichtung. Was ist also der Unterschied zwischen diesen beiden Methoden?
Asynchroner BUCK
Es gibt nur eine MOS-Röhre (Leistungsröhre), und das Dauerstromelement ist eine Diode, die zum natürlichen Gleichrichtungsprozess gehört und keine spezielle Steuerschaltung zur Synchronisierung benötigt, weshalb sie als asynchrone Gleichrichtung bezeichnet wird.
Asynchrone Gleichrichterschaltung
Synchroner BUCK
Verwenden Sie spezielle Leistungs-MOS mit sehr niedrigem Durchlasswiderstand als Ersatz für Gleichrichterdioden, um Gleichrichterverluste zu reduzieren. Der Leistungs-MOS gehört zu den Spannungssteuerungsgeräten, und seine Spannungs-Ampere-Kennlinien sind linear, wenn er eingeschaltet ist. Wenn der Leistungs-MOS als Gleichrichter verwendet wird, muss die Gate-Spannung mit der Phase der zu gleichrichtenden Spannung synchronisiert werden, daher spricht man von synchroner Gleichrichtung.
Synchrone Gleichrichterschaltung
Vor- und Nachteile der Asynchronität:
- Hohe Stabilität
Bei Änderungen des Ausgangsstroms ist der Spannungsabfall der Schottky-Diode ziemlich konstant, und es gibt keine synchrone Gleichrichterschaltung in der oberen und unteren Röhre zur gleichen Zeit, so dass ihre Stabilität höher ist als die einer synchronen Gleichrichterschaltung.
- Niedriger Wirkungsgrad
Wenn der Strom, der durch die Schottky-Diode fließt, groß ist, ist die Spannung, die durch den Dauerstrom an der Diode erzeugt wird, relativ groß, wenn die Ausgangsspannung sehr niedrig ist, macht der Spannungsabfall der Diode einen großen Anteil aus, sie verbraucht relativ viel Strom, so dass der Wirkungsgrad niedrig ist, wenn der hohe Strom und die niedrige Spannung ausgegeben werden.
Die Vor- und Nachteile der Synchronisierung:
- Es ist effizient
Bei den MOS-Parametern ist ein sehr wichtiger Parameter der Einschaltwiderstand der MOS-Röhre. Im Allgemeinen ist der Innenwiderstand der MOS-Röhre sehr klein, im Allgemeinen im Milliohm-Bereich, so dass der Druckabfall der MOS-Röhre nach dem Ein-Aus relativ gering ist.
Unter den gleichen Bedingungen ist der Einschalt-Spannungsabfall der allgemeinen MOS-Röhre viel geringer als der positive Einschalt-Spannungsabfall der gewöhnlichen Schottky-Diode, so dass die Verlustleistung der MOS-Röhre unter den gleichen Strombedingungen viel geringer ist als die der Diode, so dass der Wirkungsgrad der MOS-Röhre höher ist als der der Diode.
- Mangelnde Stabilität
MOS-Röhre braucht eine Treiberschaltung, Synchron-Gleichrichter muss eine zusätzliche Steuerschaltung für MOS-Röhre hinzufügen, so dass die oberen und unteren zwei MOS-Röhren synchronisiert werden kann, während die asynchrone Diode natürlich gleichgerichtet ist, gibt es keine Notwendigkeit, eine zusätzliche Laufwerk-Steuerschaltung hinzuzufügen, so dass für asynchrone, synchrone Schaltung wird komplizierter. Je komplexer die Design-Schaltung, desto weniger zuverlässig die Stabilität.
Synchrone asynchrone Optionen
Bei der Wahl zwischen Synchron- und Asynchrongleichrichter sind vor allem die Aspekte Wirkungsgrad, Kosten, Zuverlässigkeit und Leiterplattenlayout zu berücksichtigen. Bei höherer Ausgangsspannung und höherem Tastverhältnis ist die Leistungsaufnahme der Schottky-Diode und des Synchrongleichrichters im asynchronen System geringer, und der Unterschied in der Umwandlungseffizienz zwischen Synchrongleichrichter und Asynchrongleichrichter ist nicht offensichtlich; und bei niedriger Ausgangsspannung, niedrigem Tastverhältnis und großen Stromanwendungen ist die Umwandlungseffizienz der Synchrongleichrichtung relativ hoch. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sie sich für die synchrone Gleichrichtung entscheiden können, wenn der erforderliche Wirkungsgrad relativ hoch ist und die Anforderungen an die Kosten und die Zuverlässigkeit nicht zu hoch sind; wenn die Anforderungen an den Wirkungsgrad nicht sehr hoch sind, wird die asynchrone Gleichrichtung bevorzugt, und ihre Zuverlässigkeit ist besser.
Der folgende Chip ist unser DC-DC-Abwärtsregler:
Asynchroner Buck-Schaltplan (SSP9480 als Beispiel)
Der SSP9480 ist ein Abwärtsschaltregler mit einer integrierten Leistungs-MOSFET-Röhre. Schnelles Regelkreisverhalten und verbesserte Regelkreisstabilität mit Stromregelung.
Ein breiter Eingangsspannungsbereich (4,5 V bis 80 V) bietet eine hocheffiziente Ausgangsleistung mit einem Dauerstrom von 1,2 A und ermöglicht so eine Vielzahl von Abwärtswandlungsanwendungen unter den Bedingungen mobiler Umgebungsbedingungen. Der statische Abschaltstrom von 0,1 μA ist für batteriebetriebene Anwendungen geeignet.
Typischer Schaltplan eines synchronen Abwärtsreglers (H9108 als Beispiel)
Der H9108 ist ein hochfrequenter, synchroner, gleichgerichteter Abwärts-Schaltwandler mit internen Leistungs-MOSFETs. Er bietet eine sehr kompakte Lösung mit einer kontinuierlichen Ausgangsleistung von bis zu 2A bei hervorragender Last- und Leitungsregelung im Betriebseingangsbereich :4V bis 18V.
