同步与非同步 - 照明论坛-LED论坛-照明家族

如果说我们的 high mosfes 和 LOW mosfes 同步的时候，会发现有些应用它就叫开关管，并没有叫 high mosfes 和 LOW mosfes ，也就是高端 mos 管和低端 mos 管；那么这种情况的肯定就是非同步的，因为他只有一个 mos 管（或者说开关管）所以他不用去强调同步于非同步了。

同步是采用通态电阻极低的专用功率 MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。它能大大提高 DC/DC 变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。功率 MOSFET 属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率 MOSFET 做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。

3.2 区分同步、非同步

在应用中上下管都有场效应管的都有场效应管的就同步的，只有一个上管的开关的就是非同步的，或者说如下图两个的 buck 电路，在主功率那一级中的功率开关管是我们常见的如图 1，而下的续流二极管变成了开关管，那么这个开关管就叫同步场效应管如图 2。那么图 1 就是非同步的，而图 2 就是同步的。

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如下图：
一个控制器，外围加上上下两个 MOS 管，那么上管就可以当功率管，下管当做同步的场效应管，如此就可以看出他是一个同步结构的 Buck 电路。

同步，非同步的优缺点
（1）非同步的优缺点
l. 在输出电流变化的情况下，二极管的电压降相当恒定

当续流二极管正向导通时，输出电流变化，二极管的正向压降是恒定不变的，锗管的压降为 0.2-0.3V,硅管的压降为 0.7V。
2. 效率低
因为二极管的电压降恒定，所以当流过二极管的电流很大的时候，原本在二极管上很小的电压再乘以电流之后，输出的电压很低的时候，这时候的二极管的小电压降就占了很大的比重，它的消耗功率就很可观了，所以在大电流的时候效率就会减低了。
3. 比较便宜
大家都知道的二极管的价格肯定是比 MOS 的价格便宜的，这里说是可以是同等条件下的，大家都是用同一个衬底的情况下。如果说一个是普通衬底的 mos 管，而另外一个是碳化硅衬底的二极管，或者说一个是低压的 mos 管和一个高压的二极管，那么他们的价格就不一定是二极管的比 mos 管的便宜了。
l 可采用较高的输出电压在输入电压比较高的时候使用是比较好的，因为在输出电压高时，二极管的正向导通
压价所占的比重就很小，对效率的影响就比较低，而且它的电路结构比较简单，不需要外加控制电路，生产的工艺流程也会比较简单。
同步的优缺点
l MOSFET 具有较低的电压降
在 MOSFES 的参数中有一个很重要的参数那就是 MOSFES 的导通电阻 Rds on ，一般情况 MOSFES 的导通电阻Rdson 是非常小的，一般都为毫欧级别，所以 MOSFES 在导通之后的压降非常比较低的。
2. 效率较高
在相同的条件下，一般的 MOS 管的导通电压降远远小于普通肖特基二极管的正向导通压降的，所以在电流不变的情况下，MOS 管的损耗功率是远远比二极管小的，所以说使用 MOS 管的效率会比使用二极管的效率会高

l 需要额外的控制电路
Mos 管需要驱动电路的，所以说同步的需要为MOS 管额外添加一个控制电路，使得上下两个 MOS 管能够同步，而非同步的二极管是自然整流的，所以不需要额外添加驱动控制电路，所以所先对非同步，同步的电路也会比较复杂。
l 成本比较高
由于一般相同 mos 管的价格比二极管高，而且 mos 管还需要驱动电路，驱动ic，所以在成本上同步的比非同步的制造成本相对会贵一些，生产的流程工艺也会复杂一些。

3.4 同步于非同步的选择
l 效率

在看完各自的优缺点之后，在制作时到底该如何选择同步于非同步呢？如果要求效率
比较高，而成本高一点无所谓的话，那么必定是要选择的同步的。上面也提到了，mos 管损耗小，可以提高效率，但它也比较贵，成本也高。
l 成本
同步也非同步之间，非同步的续流是二极管，它的的价格比 mos 管便宜，而且不需要额外的控制电路，电路简单的多，所以它无论是材料成本还是制作成本都要比同步的低，所以在要求效率不是很高的时候也可以选择非同步。
2 可靠性
还有一个就是可靠性，非同步的可靠性肯定是比同步的更加可靠的，为什么呢，因为 mos 管不可能是理想的开关，它也是有开通时间和关断时间的，所以如果上下两个管子的死区时间没有控制好，使上管的关断时间和下管的开通时间有重叠，造成有直通现象，那么 mos 管就会因电流过大而损坏。

所以在选择同步的时候时序的选择也是一个很重要的问题。因此同步的时候控制 IC 的选择也是个比较重要的问题图 4，IC 只是个集成功率 FET 的控制器，如果要把它的整流二极管换成 mos 管做同步的时候，那么它的死区就要严格的控制了，但是如果像图 5 中的 IC，它集成了上下管，这些就不需要担心的太多了。

为了更加凸显同步于非同步的效率问题，下面举个例子来说明一下：
输入电压：Vin=5V
同步 mos 管内阻 Rds on _sync=0.12ohm 输出电压：Vout=1V
功率 mos 管内阻：Rds on_PWR=0.2 ohm 输出电流：Iout=1A
非同步续流二极管正向导通压降 VF_DIONDE=0.5V

从上面的比教可以看出影响效率的主要就是续流二极管的损耗，对于低输出电压的来说采用同步的效果是非常明显的，而对于较高的 VOUT，采用同步还是非同步并不太成问题，较高的占空比，同步 FET 或箝位至二极管中的功耗较少。