開關(guān)穩(wěn)壓器的基礎(chǔ)-同步整流降壓轉(zhuǎn)換器工作時的電流路徑

本文是“開關(guān)穩(wěn)壓器的基礎(chǔ)”的“降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器的工作原理”相關(guān)的補充。在“降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器的工作原理”中，介紹了“降壓型異步（二極管）整流式開關(guān)穩(wěn)壓器的電路和工作”。作為這篇文章的補充，在此介紹同步整流式降壓轉(zhuǎn)換器工作時的電流路徑（可以說是近年來的高效率DC/DC轉(zhuǎn)換器的標配）。

同步整流降壓轉(zhuǎn)換器工作時的電流路徑

在前述文章中，以異步（二極管）整流降壓轉(zhuǎn)換器為例介紹了電流路徑。首先需要了解的是，異步整流和同步整流在工作時的電流路徑基本相同。這是因為同步整流是將異步整流的低邊開關(guān)二極管變更為晶體管之后的電路方式。接下來將在這個前提下來對同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的電流路徑和注意事項進行解說。

■高邊開關(guān)“導(dǎo)通”時的電流路徑

• 上圖的紅色線表示高邊開關(guān)（實際上是MOSFET）Q1導(dǎo)通時轉(zhuǎn)換器中流過的主要電流。
• C_BYPASS是高頻用的去耦電容器，C_IN是大容量電容器。
• 高邊開關(guān)Q1導(dǎo)通后的瞬間流過的大部分急劇的電流來自C_BYPASS，次其次來自C_IN。
• 變化緩和的電流來自輸入電源。

■低邊開關(guān)“導(dǎo)通”時的電流路徑

• 同步整流方式是高邊和低邊開關(guān)交替ON/OFF。
• 上圖的紅色線表示高邊開關(guān)Q1關(guān)斷、低邊開關(guān)Q2導(dǎo)通時的電流路徑。
• 輸出電壓Vo經(jīng)由電感和輸出電容器CO變得平滑。
• 降壓型轉(zhuǎn)換器是在輸出端串聯(lián)插入電感的，因此輸出電容器的電流比較平滑。

■開關(guān)電流波形下圖表示開關(guān)電流波形和電感電流的波形。I_HG是高邊開關(guān)的電流，I_LG是低邊開關(guān)的電流。請對照上述說明進行確認。

電感電流I_L是I_HG和I_LG的合成電流，輸出電流I_O是I_L的平均值。

■開關(guān)電流和PCB布局的注意事項下圖中的藍線表示前述電流路徑所示的開關(guān)ON/OFF時流過的電流的差分。

該電流具有以下特點：

• 每當高邊開關(guān)Q1從OFF向ON、從ON向OFF變化時，藍線部分的電流會急劇變化。
• 該系統(tǒng)變化急劇，因此出現(xiàn)含有較多高次諧波的波形。

所以，在PCB（電路板）布局時，必須注意這種差分，并根據(jù)理論進行布局。關(guān)于PCB布局，請參考設(shè)計篇的“DC/DC轉(zhuǎn)換器的PCB板布局”。

審核編輯：湯梓紅