上篇文章介紹 BUCK 基本拓撲電路工作原理,BUCK 電路如下圖:
因為二極體的存在,只需要控制一個 MOS 管開關,一般將該電路稱為異步 BUCK 電路,如果把這個二極體換為 MOS 管,如下圖:
該電路用到了兩個 MOS 管,稱為同步 BUCK 電路,這與之前的電路有啥區別呢?
本篇文章介紹同步 BUCK 與 異步 BUCK 的區別。
一、兩個 MOS 管需分時開通,同時控制
同步 BUCK:可以看到,兩個 MOS 管是串聯在一起的,Q1 S 極連接到了 Q2 D 極,Q2 S 極連接到 GND ,MOS 管相當於開關的作用,如果兩個 MOS 管同時打開的話,那麼就變成電源“ + 極”直接連接到 “-極”,電路直接燒毀,所以
Q1 打開 Q2 關閉
Q1 關閉 Q2 打開
Q1 關閉 Q2 關閉
兩個管子需要同步控制,不能同時開通,所以稱之為 同步 BUCK 電路。
異步 BUCK :由於二極體的單嚮導通性,Q1 打開,二極體反向截止,與 GND 隔開,Q1 關閉,二極體構成迴路,正嚮導通。沒有同步 BUCK VCC 到 GND 的問題。
二、同步 BUCK 電路損耗低
MOS 管除了開關的作用,它還具有導通電阻低的特性,以華潤微的 MOS 管為例:
導通電阻 Rds 只有 8.8mΩ,二極體一般有 0.7V 壓降。
假設電路的電流為 10A ,二極體的損耗為 P = UI = 0.7V * 10A = 7W
MOS 管的損耗為 P = IIR = 10A * 10A * 0.008Ω= 0.88W
可以看到二極體的損耗比 MOS 管的高很多,這就是為什麼會有同步 BUCK 電路
三、同步 BUCK 電路需要檢測電感零電流
同步 BUCK:從上篇文章的分析,我們知道電感在這其中的作用主要是維持電流持續,對於 MOS 管的控制需要用到 PWM ,PWM 就會有周期、占空比 ,如果 Q1 占空比只有 10% ,電感充電時間就只有 10% ,那麼剩下 90% 就是 Q2 的開通時間,這個時候可能就會存在一個問題,電感儲存的能量消耗完後還處於 Q2 的開通時間,由於 MOS 管雙向流通的特性,電感低端是接 GND ,那麼輸出端就會有電流反灌回來,這時候剛剛電感輸送給輸出端的能量又被送回來了,相當於沒給輸出端提供能量,所以這個時候需要去檢測電感零電流,在這個 PWM 周期將 Q2 關掉。
異步 BUCK:二極體的單嚮導通性,沒有給其提供輸出端->電感-> GND 迴路,所以不需要零電流檢測。
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