同步整流高性能電源轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)
在同步降壓轉(zhuǎn)換器中，經(jīng)過(guò)用兩個(gè)低端的MOSFET來(lái)交換肖特基二極管能夠進(jìn)步效率。這兩個(gè)MOSFET必需以互補(bǔ)的形式驅(qū)動(dòng)，在它們的導(dǎo)通間隙之間有一個(gè)很小的死區(qū)時(shí)間（dead time），以防止同時(shí)導(dǎo)通。同步FET工作在第三象限，由于電流從源極流到漏極。與之對(duì)應(yīng)的非同步轉(zhuǎn)換器相比，同步降壓轉(zhuǎn)換器總是工作在連續(xù)導(dǎo)通，即便在空載的狀況下也是。
在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，電感電流流過(guò)低端FET的體二極管（body diode）。這個(gè)體二極管通常具有十分慢的反向恢復(fù)特性，會(huì)降低轉(zhuǎn)換器的效率。能夠與低端FET并行放置一個(gè)肖特基二極管以對(duì)體二極管完成旁路，防止它影響到轉(zhuǎn)換器的性能。增加的肖特基二極管能夠比非同步降壓轉(zhuǎn)換器中的二極管低很多的額定電流，由于它只在兩個(gè)FET都關(guān)斷時(shí)的較短的死區(qū)時(shí)間（通常低于開關(guān)周期的百分之幾）內(nèi)導(dǎo)通。
同步整流的益處
在高性能、高功率的轉(zhuǎn)換器中運(yùn)用SR的益處是能夠取得更高的效率、更低的功耗、更佳的熱性能，以及當(dāng)同步FET并行銜接時(shí)固有的理想電流共享特性，而且雖然采用自動(dòng)組裝工藝（更高的牢靠性）但還是可進(jìn)步制造良率。如上面提到的那樣，若干個(gè)MOSFET能夠并行銜接來(lái)應(yīng)對(duì)更高的輸出電流。
由于在這種狀況下有效的RDS(ON)與并行銜接的器件數(shù)量成反比，因而降低了導(dǎo)通損耗。同樣，RDS(ON)具有正的溫度系數(shù)，因而FET將等量分享電流，有助于優(yōu)化在SR器件之間的熱散布，這將進(jìn)步器件和PCB散熱的才能，直接改善設(shè)計(jì)的熱性能。SR帶來(lái)的其他潛在的益處包括更小的外形尺寸、開放的框架構(gòu)造、更高的環(huán)境工作溫度，以及更高的功率密度。
在低電壓應(yīng)用中，設(shè)計(jì)工程師通常增加開關(guān)頻率以減小輸出電感和電容的尺寸，以此使轉(zhuǎn)換器尺寸最小化，并降低輸出紋波電壓。假如并聯(lián)多個(gè)FET，這樣的頻率增加也會(huì)增加?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)和開關(guān)損耗，因而必需依據(jù)詳細(xì)的應(yīng)用停止設(shè)計(jì)折中。例如，在高輸入電壓、低輸出電壓的同步降壓轉(zhuǎn)換器上，由于工作條件是高端FET比低端FET具有更低的RMS電流，因而高端FET應(yīng)該選擇具有低QG和高RDS(ON)的器件。關(guān)于這個(gè)器件來(lái)說(shuō)，降低開關(guān)損耗比導(dǎo)通損耗更重要。相反，低端FET承載更大的RMS電流，因而RDS(ON)應(yīng)該盡可能低。
在同步轉(zhuǎn)換器當(dāng)選擇具有更強(qiáng)驅(qū)動(dòng)才能的控制器，經(jīng)過(guò)使FET開關(guān)所用的時(shí)間最短，將能減少開關(guān)損耗。但是，更快的上升和降落時(shí)間可產(chǎn)生高頻噪聲，這種噪聲能夠招致系統(tǒng)噪聲和EMI問(wèn)題。
在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，電感電流流過(guò)低端FET的體二極管（body diode）。這個(gè)體二極管通常具有十分慢的反向恢復(fù)特性，會(huì)降低轉(zhuǎn)換器的效率。能夠與低端FET并行放置一個(gè)肖特基二極管以對(duì)體二極管完成旁路，防止它影響到轉(zhuǎn)換器的性能。增加的肖特基二極管能夠比非同步降壓轉(zhuǎn)換器中的二極管低很多的額定電流，由于它只在兩個(gè)FET都關(guān)斷時(shí)的較短的死區(qū)時(shí)間（通常低于開關(guān)周期的百分之幾）內(nèi)導(dǎo)通。
同步整流的益處
在高性能、高功率的轉(zhuǎn)換器中運(yùn)用SR的益處是能夠取得更高的效率、更低的功耗、更佳的熱性能，以及當(dāng)同步FET并行銜接時(shí)固有的理想電流共享特性，而且雖然采用自動(dòng)組裝工藝（更高的牢靠性）但還是可進(jìn)步制造良率。如上面提到的那樣，若干個(gè)MOSFET能夠并行銜接來(lái)應(yīng)對(duì)更高的輸出電流。
由于在這種狀況下有效的RDS(ON)與并行銜接的器件數(shù)量成反比，因而降低了導(dǎo)通損耗。同樣，RDS(ON)具有正的溫度系數(shù)，因而FET將等量分享電流，有助于優(yōu)化在SR器件之間的熱散布，這將進(jìn)步器件和PCB散熱的才能，直接改善設(shè)計(jì)的熱性能。SR帶來(lái)的其他潛在的益處包括更小的外形尺寸、開放的框架構(gòu)造、更高的環(huán)境工作溫度，以及更高的功率密度。
在低電壓應(yīng)用中，設(shè)計(jì)工程師通常增加開關(guān)頻率以減小輸出電感和電容的尺寸，以此使轉(zhuǎn)換器尺寸最小化，并降低輸出紋波電壓。假如并聯(lián)多個(gè)FET，這樣的頻率增加也會(huì)增加?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)和開關(guān)損耗，因而必需依據(jù)詳細(xì)的應(yīng)用停止設(shè)計(jì)折中。例如，在高輸入電壓、低輸出電壓的同步降壓轉(zhuǎn)換器上，由于工作條件是高端FET比低端FET具有更低的RMS電流，因而高端FET應(yīng)該選擇具有低QG和高RDS(ON)的器件。關(guān)于這個(gè)器件來(lái)說(shuō)，降低開關(guān)損耗比導(dǎo)通損耗更重要。相反，低端FET承載更大的RMS電流，因而RDS(ON)應(yīng)該盡可能低。
在同步轉(zhuǎn)換器當(dāng)選擇具有更強(qiáng)驅(qū)動(dòng)才能的控制器，經(jīng)過(guò)使FET開關(guān)所用的時(shí)間最短，將能減少開關(guān)損耗。但是，更快的上升和降落時(shí)間可產(chǎn)生高頻噪聲，這種噪聲能夠招致系統(tǒng)噪聲和EMI問(wèn)題。
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