Synchronous and asynchronous rectification in DC/DC chips - Shanghai Siproin Microelectronics Co., Ltd.

오늘은 스위칭 전원 공급 장치에서 매우 중요한 두 가지 개념인 동기 정류와 비동기 정류에 대해 이야기해 보겠습니다. 스위칭 전원 공급 장치는 전원 튜브가 열릴 때 유도 충전 에너지 저장에 의존하고 전원 튜브가 분리되면 유도 에너지가 방출되어 전압 변환을 실현합니다. 전원 튜브가 분리 된 후 인덕턴스는 에너지를 방출하여 전류 루프를 가지며 전류 구성 요소의 선택이 다르며 다른 정류 방법, 즉 동기 정류 및 비동기 정류를 포함합니다. 그렇다면 이 둘의 차이점은 무엇일까요?

비동기식 BUCK

MOS 튜브(전원 튜브)는 하나만 있으며, 연속 전류 소자는 다이오드로 자연 정류 프로세스에 속하며 동기화를 위해 특별한 제어 회로가 필요하지 않으므로 비동기 정류라고 합니다.

비동기 정류기 회로

동기식 버크

정류기 손실을 줄이기 위해 정류기 다이오드를 대체하기 위해 온 저항이 매우 낮은 전용 전원 MOS를 사용합니다. 파워 MOS는 전압 제어 장치에 속하며, 켜져 있을 때 볼트 암페어 특성은 선형입니다. 파워 MOS를 정류기로 사용하는 경우 게이트 전압은 정류할 전압의 위상과 동기화되어야 하므로 이를 동기 정류라고 합니다.

동기 정류기 회로

비동기식의 장점과 단점:

높은 안정성

출력 전류 변화의 경우 쇼트키 다이오드의 전압 강하가 매우 일정하고 상부 및 하부 튜브에 동시에 동기 정류기 회로가 없기 때문에 동기 정류기 회로보다 안정성이 높습니다.

낮은 효율성

쇼트키 다이오드에 흐르는 전류가 크면 다이오드에 흐르는 연속 전류에 의해 발생하는 전압이 상대적으로 크고, 출력 전압이 매우 낮으면 다이오드의 전압 강하가 큰 비중을 차지하므로 상대적으로 큰 전력을 소비하므로 고전류 및 저전압 출력시 효율이 낮습니다.

동기화의 장단점:

효율적입니다.

MOS 파라미터에서 매우 중요한 파라미터는 MOS 튜브의 온 저항입니다. 일반적으로 MOS 튜브의 내부 저항은 일반적으로 밀리옴 수준으로 매우 작기 때문에 온-오프 후 MOS 튜브의 압력 강하가 상대적으로 낮습니다.

동일한 조건에서 일반 MOS 튜브의 온 전압 강하는 일반 쇼트 키 다이오드의 양의 온 전압 강하보다 훨씬 작기 때문에 동일한 전류 조건에서 MOS 튜브의 손실 전력은 다이오드보다 훨씬 작으므로 MOS 튜브의 효율은 다이오드보다 높습니다.

안정성 부족

MOS 튜브에는 구동 회로가 필요하고 동기 정류기는 MOS 튜브에 대한 추가 제어 회로를 추가해야하므로 상하 두 MOS 튜브가 동기화 될 수 있으며 비동기 다이오드는 자연적으로 정류되므로 추가 구동 제어 회로를 추가 할 필요가 없으므로 비동기식의 경우 동기 회로가 더 복잡해집니다. 설계 회로가 복잡할수록 안정성이 떨어집니다.

동기식 비동기식 옵션

효율성, 비용, 신뢰성 및 PCB 레이아웃 영역에서 주로 동기식 또는 비동기식을 선택하여 이러한 측면을 고려합니다. 더 높은 출력 전압, 더 높은 듀티 사이클의 경우 비동기 시스템에서 쇼트키 다이오드와 동기 정류기의 전력 소비가 적고 동기 정류기와 비동기 정류기 간의 변환 효율 차이가 분명하지 않습니다. 그리고 낮은 출력 전압, 낮은 듀티 사이클, 대전류 애플리케이션의 경우 동기 정류의 변환 효율이 상대적으로 높습니다. 요약하면, 필요한 효율이 상대적으로 높고 비용 및 신뢰성에 대한 요구 사항이 너무 높지 않은 경우 동기 정류 프로그램을 선택할 수 있으며, 효율성 요구 사항이 그다지 높지 않은 경우 비동기가 선호되고 신뢰성이 더 좋습니다.

다음은 DC-DC 스텝다운 칩입니다: