異步電路與同步電路的區(qū)別，異步和同步拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

什么是異步和同步電路？

異步電路

如果高MOSFET與低MOSFET同步，我們可以在一些應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)它們被稱為直接開關(guān)管，即高端和低側(cè)MOSFET。

同步電路

同步是一種新技術(shù)，它使用MOSFET（一種具有非常低導(dǎo)通電阻的特殊功率元件）來代替整流二極管，然后降低整流器損耗。它可以大大提高DC/DC轉(zhuǎn)換器的效率，并且沒有由肖特基勢(shì)壘引起的閾值電壓。功率MOSFET是一種電壓控制器件，在導(dǎo)通狀態(tài)下具有線性電壓電流特性。當(dāng)功率MOSFET用作整流器時(shí)，柵極電壓必須與整流電壓的相位同步才能實(shí)現(xiàn)整流功能，因此稱為同步整流器。

異步電路與同步電路的區(qū)別

上部和下部晶體管都使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電路是同步的，并且只有一個(gè)上部晶體管（開關(guān)管）的電路是異步的。例如，看這兩個(gè)降壓電路，如下圖所示：初級(jí)功率電平的功率開關(guān)是我們常見的如圖2所示，下部反激二極管變成開關(guān)，稱為異步場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET），如圖3所示。

也就是說，圖2顯示了一個(gè)異步電路，圖3顯示了一個(gè)同步電路。

再比如：

外圍有一個(gè)控制器，上面有兩個(gè)上下MOS晶體管，上部晶體管可以用作功率晶體管，下部晶體管可以用作同步FET，因此我們可以說它是一個(gè)同步Buck電路。

異步和同步拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

異步拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

當(dāng)輸出電流變化時(shí)，二極管的壓降非常恒定。

當(dāng)反激二極管處于正向?qū)l件且輸出電流變化時(shí)，二極管的正向壓降是恒定的。鍺管的壓降為0.2-0.3 V，硅管的壓降為0.7 V。

效率低

考慮到二極管的壓降是恒定的，當(dāng)流過二極管的電流非常大時(shí)，盡管非常低的輸出電壓可以得到令人印象深刻的高值乘以電流。此時(shí)，二極管的小壓降會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)大的功率耗散，這使得電路的效率在高電流下下降。

它更便宜

每個(gè)人都知道，在相同條件下（在同一類型的襯底上），二極管必須比MOSFET便宜。如果一個(gè)是普通的MOSFET，另一個(gè)是碳化硅襯底二極管，或者一個(gè)是低壓MOSFET，另一個(gè)是高壓二極管，那么二極管不一定比MOSFET便宜。

可以使用高輸出電壓

它更適合高輸入電壓，因?yàn)槿绻敵鲭妷罕容^高，那么在正向?qū)Ｊ较露O管的壓降比例會(huì)很小，對(duì)效率的影響也會(huì)降低。此外，由于其電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，不需要額外的控制電路，生產(chǎn)過程將相對(duì)簡單。

同步拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

MOSFET 的壓降相對(duì)較低

MOSFET有一個(gè)非常重要的參數(shù)，導(dǎo)通電阻Rds導(dǎo)通，大多非常小，在毫歐級(jí)，所以MOSFET導(dǎo)通后的壓降非常低。

高效率

在相同條件下，MOSFET的壓降遠(yuǎn)小于正向?qū)Ｊ较碌钠胀ㄐぬ鼗O管，因此在恒流條件下，MOSFET的功率損耗遠(yuǎn)小于二極管。因此，使用MOSFET比使用二極管更有效。

需要額外的控制電路

MOSFET需要增加一個(gè)額外的驅(qū)動(dòng)電路來同步上下MOSFET，而非同步二極管自然整流，不需要額外的控制電路。因此，與異步電路相比，同步電路將更加復(fù)雜。

成本更高

一般來說，MOSFET的價(jià)格高于二極管，而MOSFET需要驅(qū)動(dòng)電路或驅(qū)動(dòng)IC，因此同步電路的制造成本比非同步電路貴，工藝也更復(fù)雜。

在同步和異步類型之間進(jìn)行選擇

效率

在了解了兩者的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)之后，我們?nèi)绾巫龀鲞x擇？好吧，如果你想提高效率，并且不介意更高的成本，那么同步類型是你最好的選擇。就像我已經(jīng)說過的，mosfet可以給你效率，因?yàn)樗膿p耗低，但它確實(shí)更昂貴和昂貴。

成本

異步電路使用飛輪二極管，飛輪二極管比MOSFET便宜，并且不需要額外的控制電路，因此在元件材料成本和生產(chǎn)成本方面要便宜得多。因此，如果效率不是您的優(yōu)先事項(xiàng)，異步類型對(duì)您來說也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

可靠性

要考慮的另一件事是可靠性。異步類型肯定比同步類型更可靠，因?yàn)镸OSFET不可能是理想的開關(guān)，無論如何，它都有導(dǎo)通/關(guān)斷時(shí)間。因此，如果上、下三極管的死區(qū)時(shí)間控制不好，會(huì)造成上部晶體管的關(guān)斷時(shí)間與下部晶體管的導(dǎo)通時(shí)間重疊，產(chǎn)生直通電流，并會(huì)燒毀MOSFET。