電源設(shè)計小貼士 39：同步整流帶來的不僅僅是高效率

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)。

圖 1 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 1 用于演示瞬態(tài)響應(yīng)的簡單降壓轉(zhuǎn)換器

圖 2 顯示了輸出電流 700 mA 階躍變化的兩個瞬態(tài)負載響應(yīng)。左邊的線跡為連續(xù)情況，而右邊的線跡則為非連續(xù)情況。在非連續(xù)情況下，瞬態(tài)響應(yīng)比連續(xù)情況差了三倍多。同步 FET 用于強制連續(xù)運行。但是，也有一些獲得較好瞬態(tài)響應(yīng)的其他方法，包括預(yù)加載輸出或者使用擺動電感等。擺動電感用于在低電流時增加電感。這個目標的實現(xiàn)，主要是通過兩種磁心材料：低電流飽和高鐵氧體，以及低電流不飽和粉末鐵氧體。