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12 基础篇-开关电源的同步与非同步(10)

时间:2024-09-18 20:40来源:小尹讲电子 作者:ictest8_edit 点击:

 

目录
o 概述
o 传统的Buck电路
o 非同步和同步开关电路的介绍
o 非同步和同步开关电路的区别
o 非同步和同步开关电路的选择
 
概述
开关电源的工作原理就是通过功率管的打开与关闭,不停的给电感储能能量与释放能量的过程:具体过程见下:
o 功率管打开,电感储存能量。
o 功率管关闭,电感释放能量。

 
传统Buck电路
在讲述同步开关电源和异步开关电源之前,我们首先来回顾一下传统的开关电源,工作工程见下:
o 当Q1打开,Q2关闭,Vsw为高,IQ1增加,IQ2为零,电感电流增加。
o 当Q1关闭,Q2打开,Vsw为低,IQ1为零,IQ2减小,电感电流减小。
 
 

非同步与同步开关电源的介绍
根据续流电子器件不同,开关电路可以分为非同步整流同步整流。那么二者的主要区别是什么呢?以下内容均以Buck电路为例。

非同步开关电源
非同步开关电源,主要由功率管(Q1)、二极管(D1)、电感(L)、电感(C0)组成,具体功能见下:
o 功率管(Q1):主要负责电感充放电。
o 二极管(D1):开关管断开时,给电感提供放电回路。主要是利用二极管的单向导电性,不需要额外的电子元器件。
o 电感(L):用于存储能量。
o 电容(C0):一方面用于滤波,一方面用于提供回路路径。
所谓非同步主要是由于二极管(D1)不需要控制电路,具体电路见下:

 
同步开关电源

同步开关电源,主要由功率管(Q1)、功率管(Q2)、电感(L)、电感(C0)组成,具体功能见下:
o 功率管(Q1):主要负责电感充放电。
o 功率管(Q2):用于替换整流二极管,主要用于提供回流路径。
o 电感(L):用于存储能量。
o 电容(C0):一方面用于滤波,一方面用于提供回路路径。

所谓同步主要是整流过程必须同时控制开关电源的功率管Q1和功率管Q2,否则可能导致电源短路(功率管Q1和功率管Q2同时打开),所以该电路是同步电路。具体电路见下:

 
说明:功率管Q2通常导通电阻比较低,能降低开关过程带来的损耗。

同步与非同步开关电源的区别
对比项 非同步开关电源 同步开关电源
稳定性 效率较高 效率降低
效率 效率降低 效率较高
价格 价格低 价格高

同步与非同步开关电源的选择
选型的依据主要从三个方面考虑:效率、稳定性和成本。
o 对于较高输出电压,较高的占空比,非同步系统中的肖特基二极管与同步整流的下功率管的功耗都比较少,此时同步整流与非同步整流的转换效率差异不明显;
o 对于低输出电压,低占空比,大电流应用来说,采用同步整流的转换效率相对较高。

 综上,如果要求效率比较高而对成本和可靠性的要求不太高的话,就可以选用同步整流方案;若对效率要求不是很高,则首选非同步,其可靠性比较好。

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