硬件学习笔记--52 DC-DC Buck同步整流和异步整流介绍

1.DC-DC的两种整流方式

        在DC-DC转换器中，整流方式分为 同步整流（Synchronous Rectification） 和 异步整流（Asynchronous Rectification）。这两种方式的主要区别在于续流路径的实现方式，它们对效率、成本和复杂性有显著影响。

2.两种整流方式对比

2.1 为什么叫“同步整流”和“异步整流”

同步整流和异步整流最大的差异就是续流器件由二极管改为MOS

• 异步整流：续流二极管的导通和关断是 被动 的，与开关管的动作不同步，因此称为“异步”。

• 同步整流：续流 MOSFET 的导通和关断是主动的，与开关管的动作严格同步，因此称为“同步”。

2.2异步整流（Asynchronous Rectification）

        异步整流使用二极管 作为续流器件，在 MOSFET 关断时提供电流通路。续流器件：二极管（通常为肖特基二极管）。

a）工作原理：

        MOSFET 导通时：电流从 Vin通过 MOSFET 和电感 L流向负载。电感L储能，二极管 D 反向截止。

        MOSFET 关断时：电感 LL通过二极管D续流，维持负载电流。二极管D正向导通，提供电流通路。

b）优点：

        简单可靠：电路结构简单，易于设计和实现。

        成本低：二极管价格低廉。

c）缺点：

        效率较低：二极管的正向压降（通常为 0.3V-0.7V）会导致较大的导通损耗，尤其是在低输出电压或大电流场合。

        发热问题：二极管的导通损耗会转化为热量，可能需要额外的散热设计。

d）应用场景：

        低功率、低成本的应用场景，如小功率电源模块。

2.3 同步整流（Synchronous Rectification）

        同步整流使用 MOSFET 替代二极管作为续流器件，通过控制 MOSFET 的通断来提供续流路径。续流器件：MOSFET（通常为低导通电阻的 MOSFET）。

a）工作原理：

        MOSFET1 导通时：电流从 Vin​ 通过 MOSFET1 和电感 L 流向负载。电感 L 储能，MOSFET2 关断。

        MOSFET1 关断时：电感 L 通过 MOSFET2 续流，维持负载电流。MOSFET2 导通，提供低阻抗的电流通路。

b）优点：

        高效率：MOSFET 的导通电阻（RDS(on)​）远低于二极管的正向压降，因此导通损耗显著降低。

        适合大电流：在大电流或低输出电压场合，效率提升尤为明显。

        发热少：较低的导通损耗减少了发热问题。

c）缺点：

        复杂性高：需要额外的控制电路来同步驱动 MOSFET1 和 MOSFET2。

        成本较高：MOSFET 和驱动电路的成本高于二极管。

d）应用场景：

        高效率、大电流的应用场景，如笔记本电脑、服务器电源、通信设备等。

3. 选择依据

        异步整流：适合对成本敏感、功率较低的场景。

        同步整流：适合对效率要求高、功率较大的场景。

        通过合理选择整流方式，可以在效率、成本和复杂性之间取得平衡，满足不同应用的需求。