電源設(shè)計：同步整流帶來的不僅僅是高效率

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您是否曾經(jīng)應(yīng)要求設(shè)計過一種輕負載狀態(tài)下具有良好負載瞬態(tài)響應(yīng)的電源呢？如果是，并且您還允許電源非連續(xù)，那么您可能會發(fā)現(xiàn)控制環(huán)路的增益在輕負載狀態(tài)下急劇下降。這會導(dǎo)致較差的瞬態(tài)響應(yīng)，并且需要大量的輸出濾波電容器。一種更簡單的方法是讓電源在所有負載狀態(tài)下都為連續(xù)。

是一個簡單的同步降壓轉(zhuǎn)換器，用于演示輸出電感中連續(xù)和非連續(xù)電流的負載瞬態(tài)響應(yīng)。在低至空載的負載狀態(tài)下，輸出電感電流都一直保持連續(xù)，因為同步整流器允許電感電流在輕負載狀態(tài)下反向流動。只需用一個二極管替換底部FET （Q2），電路便可轉(zhuǎn)為非連續(xù)。盡管本文介紹的是降壓拓撲結(jié)構(gòu)的區(qū)別，但您會注意到所有電源拓撲都有類似的響應(yīng)。

圖2 同步運行（左）具有zui佳瞬態(tài)響應(yīng)

非連續(xù)運行期間，瞬態(tài)響應(yīng)較差的原因是環(huán)路特性急劇變化，如圖3所示。左邊的曲線顯示了連續(xù)運行期間的環(huán)路增益。控制環(huán)路具有50kHz的帶寬，相補角為60度。右邊的曲線為功率級轉(zhuǎn)為非連續(xù)時的響應(yīng)情況。功率級從連續(xù)運行期間的一對復(fù)極，變?yōu)榉沁B續(xù)運行期間的一個單低頻實極點。該極點的頻率由輸出電容器和負載電阻器決定。相比連續(xù)情況，您可以看到低頻率下低頻極點引起的相移過程。低頻率下，增益急劇下降，原因是極點導(dǎo)致更低的交叉頻率，從而降低了瞬態(tài)響應(yīng)。

總之，同步整流可提高效率，同時也能夠極大地幫助瞬態(tài)負載調(diào)節(jié)。它為電源預(yù)加載提供了一種高效的方法。另外，相比擺動電感，它還擁有更加穩(wěn)定的控制環(huán)路特性。它提高了傳統(tǒng)降壓轉(zhuǎn)換器，以及所有其他能夠使用同步整流的拓撲結(jié)構(gòu)的動態(tài)性。