Сегодня мы поговорим о двух очень важных понятиях в импульсных источниках питания - синхронном и асинхронном выпрямлении. Для преобразования напряжения импульсный источник питания полагается на накопление энергии индуктивного заряда при открытии силовой трубки и высвобождение энергии индуктивности при отключении силовой трубки. После отсоединения силовой трубки индуктивность высвобождает энергию для создания контура тока, который отличается выбором компонентов тока, а также различными методами выпрямления, то есть синхронным выпрямлением и асинхронным выпрямлением. Так в чем же разница между ними?

 

Асинхронный BUCK

Здесь только одна MOS-лампа (силовая), а элементом непрерывного тока является диод, который относится к естественному процессу выпрямления и не нуждается в специальной схеме управления для синхронизации, поэтому его называют асинхронным выпрямлением.

Схема асинхронного выпрямителя

Синхронный BUCK

Используйте специализированные силовые МОП с очень низким сопротивлением включения для замены диодов выпрямителя, чтобы снизить потери в выпрямителе. Силовой МОП относится к устройствам управления напряжением, и его вольт-амперные характеристики линейны, когда он включен. Когда силовой МОП используется в качестве выпрямителя, напряжение на затворе должно быть синхронизировано с фазой выпрямляемого напряжения, поэтому такое выпрямление называется синхронным.

Схема синхронного выпрямителя

Преимущества и недостатки асинхронных:

  • Высокая стабильность

При изменении выходного тока падение напряжения на диоде Шоттки достаточно постоянно, и в верхней и нижней трубках одновременно не будет синхронной выпрямительной цепи, поэтому стабильность его работы выше, чем у синхронной выпрямительной цепи.

  • Низкая эффективность

Когда ток, протекающий через диод Шоттки, велик, напряжение, создаваемое непрерывным током на диоде, относительно велико, когда выходное напряжение очень низкое, падение напряжения на диоде составляет большую долю, он потребляет относительно большую мощность, поэтому эффективность низкая при высоком токе и низком напряжении на выходе.

 

Преимущества и недостатки синхронизации:

  • Это эффективно

В параметрах МОП очень важным параметром является сопротивление включения МОП-трубки. Как правило, внутреннее сопротивление МОП-трубки очень мало, обычно на уровне миллиома, поэтому падение давления на МОП-трубке после включения-выключения относительно невелико.

При одинаковых условиях падение напряжения на входе MOS-лампы намного меньше, чем положительное падение напряжения на входе обычного диода Шоттки, поэтому мощность потерь MOS-лампы намного меньше, чем у диода при одинаковых условиях тока, поэтому КПД MOS-лампы будет выше, чем у диода.

  • Отсутствие стабильности

MOS-лампа нуждается в схеме управления, синхронный выпрямитель должен добавить дополнительную схему управления для MOS-лампы, так что верхние и нижние две MOS-трубки могут быть синхронизированы, в то время как асинхронный диод естественно выпрямляется, нет необходимости добавлять дополнительную схему управления приводом, поэтому для асинхронного, синхронного схема будет более сложной. Чем сложнее схема, тем менее надежна стабильность.

Синхронные асинхронные опции

Выбор в пользу синхронного или асинхронного в основном зависит от эффективности, стоимости, надежности и площади разводки печатной платы, чтобы рассмотреть эти аспекты. Для более высокого выходного напряжения, более высокого рабочего цикла, потребляемая мощность диода Шоттки и синхронного выпрямителя в асинхронной системе меньше, и разница в эффективности преобразования между синхронным и асинхронным выпрямителем не очевидна; а для низкого выходного напряжения, низкого рабочего цикла, приложений с большим током, эффективность преобразования синхронного выпрямления относительно высока. В итоге, если требуемая эффективность относительно высока, а требования к стоимости и надежности не слишком высоки, вы можете выбрать программу синхронного выпрямления; если требования к эффективности не очень высоки, предпочтительнее использовать асинхронный, его надежность выше.

Ниже представлен наш понижающий DC-DC чип:

 

Типовая схема асинхронного переключателя (на примере SSP9480)

SSP9480 - понижающий импульсный регулятор со встроенным силовым МОП-транзистором. Быстрый отклик контура и улучшенная стабильность контура благодаря управлению в токовом режиме.

Широкий диапазон входных напряжений (от 4,5 В до 80 В) обеспечивает высокую эффективность выходного сигнала при непрерывном токе 1,2 А, что позволяет решать различные задачи понижающего преобразования мощности в условиях мобильного воздействия окружающей среды. Статический ток отключения 0,1 мкА подходит для приложений с батарейным питанием.

Типовая схема синхронного переключателя (пример H9108) 

 

H9108 - это высокочастотный синхронный выпрямленный преобразователь с переключением режимов с внутренними силовыми МОП-транзисторами. Он представляет собой очень компактное решение, способное обеспечить выходной ток до 2 А в непрерывном режиме с превосходным регулированием нагрузки и линии в рабочем диапазоне входных сигналов от 4 до 18 В.