【经验】细品DCDC降压芯片中同步与异步控制的优缺点

时间： 2020-03-09 来源：世强

技术问答

在电源电路设计中，大家在选用电源芯片的时候通过会要用到降压芯片，在降压芯片的选型中大家可能又会遇到异步降压芯片和同步降压芯片，那么异步和同步这两种不同模式的降压芯片他们使用中有什么不同呢？

我们先看下图：这是一般降压芯片常规原型图。

我们可以再把它简化成大家易懂的简易图，这是一个降压电路基本模型，如下：

上图的开关S1我们在电路应用中通常用MOS管来做开关，如下图。S1在一定的频率下做开关动作，就会有以下电路工作模式，当开关S1关闭状态下，由于电感的L1的储能作用，会有续电流给负载，此时二极管D1是作续流作用。

以上就是我们对降压的异步模式做的分析，那么同步又会有什么区别呢？看下图：

那么我们由此看到同步的电路中有一个MOS管Q2替代了异步的二极管，那么，什么是同步模式呢？同步模式通常需要两个高低边的MOS管来组成同步整流模式，那么这两个MOS管的工作需要保持一定的相位关系，在原理上这样的关系叫做同步模式，那么这其中的同步模式工作的优缺点在哪里呢？

在DCDC的整流电路会通过开关电流，所以必然会在开关的地方产品一定的损耗，有损耗就会有效率损失。那么这里我们分析一下异步所用的肖特基二极管和同步所用的MOS管有什么区别呢？

在异步工作模式，二极管会有一个正向的导通压降Vf，那么在开关电流流过的情况下，它必然有一个损耗，如流过1A的电流时，不同的二极管可能会有0.3W左右的损耗。而在同步模式中，由于MOS管的电阻可以做得很低，在30mΩ，那么折算的损耗也才0.03W，对比之下，同步的损耗小，效率就相应高。

但是有一个需要注意的地方是，虽然整体的DCDC的同步会比异步的效率高，但是在轻负载的情况下则不然，如下图，是同步模式的降压的工作简易图。

当负载电流非常小的情况下，负载电路只需要微小电流，而且这样的电流不是固定值，有一定的上下波动，在这样的情况下，可能会出现零级交叉，开关和电感会出现短暂的零电流供给状态，那么这种情况，二极管就会出现不连续工作状态，那么二极管在在这种状态下工作，损耗反而降低了，但是也有一定的缺点，就是开关会比较容易产品振铃，会有高谐波噪声产生。但同步模式工作下，工作始终是连续的，所以此时的损耗相对会有异步大一点点，但是由于连续工作模式，开关MOS不会产生振铃。

从整体上来看，二极管有固定的导通电压的存在，在越大的输出电压和电流的情况下，在二极管上面的损耗就会越大，所以异步的模式下电流一般做得比同步小。但是二极管比MOS便宜，所以在成本上异步的电源芯片会比同步的要便宜。

而同步比异步有更快的导通速度和导通压降，所以效率上会比异步高，所以同步可以满足低压大电流的设计。

最后，推荐一个型号，圣邦微的SGM6019，它是一个集成一对低导通电阻的P通道和N通道的MOSFET的同步型的降压芯片，效率最多可达95%，输出电流最大可达到1.2A,输入电压在2.7V-5.5V，适合用在锂电池和三个镍氢电池组成的或者是5V输入的电路中，1.6M的频率允许使用更小的电感，静态电流在30uA，合适低功耗设计，延长电池寿命。

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

选型指南 - SGMICRO - 2024/6/11 PDF 英文下载

SGMICRO DC/DC转换器选型表

SGMICRO DC/DC转换器选型表包含包含同步整流降压转换器、AMOLED显示屏电源降压、非同步降压转换器升压、同步整流升压转换器、非同步升压转换器、电荷泵DC/DC转换器、专用DC/DC转换器和LCM偏置电源；升降压、电荷泵供电，最大输入电压60V，最大开关电流10A，内置MOS。

产品型号	品类	CH	Vcc (Min)(V)	Enable	Iq (μA)	I_OUT(mA)	Package	Frequency (kHz)	SHDN Iq(μA)	Vcc (Max)(V)
SGM6010	DC/DC Synchronous Rectifier Buck Converters	1	3	L	0.41	3000	TDFN-3×3-10L	300 to 2000	2	5.5

选型表 - SGMICRO 立即选型

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