【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

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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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

2024/6/11 - SGMICRO - 选型指南代理服务技术支持采购服务

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

选型表 - SGMICRO 立即选型

SGM61410 1.2MHz、600mA、42V同步降压转换器

描述- 该资料介绍了SGM61410同步降压转换器，一款高频率、集成开关的高效电源管理芯片。它适用于宽输入电压范围（5V至42V）的应用，可提供高达600mA的电流输出。具有低静态电流、超低关断电流等特点，适合电池供电应用。此外，其内部补偿、软启动和快速环路响应等功能使其在工业或汽车应用中表现出色。

型号- SGM61410XN6G/TR,SGM61410

AUGUST 2024 - SGMICRO - 数据手册 - REV. B.1 代理服务技术支持采购服务

【选型】国产DCDC升降压芯片SGM62112可PTP兼容TPS63000，助力光模块电源设计

在大数据时代，光模块已成为市场上的中坚力量，高速光模块需求量增长迅猛，常用的是TI的TPS63000。因为国产化需求，需要寻找一款可以替代的国产DCDC降压芯片，本文主要介绍SGMICRO SGM62112可P2P兼容TPS63000，作为备选方案。

2022-01-13 - 器件选型代理服务技术支持采购服务

【应用】圣邦微DCDC同步降压芯片SGM61230XTN6G/TR应用于FTU，具有输入电压宽，封装体积小等特点

FTU通过互感器采集到的电压电流信号，经ADC处理后进入MCU进行分析，最后将数据通过4G/5G模组进行上传，可远程进行监控，并遥控继电器进行分合网操作。内部供电由DCDC降压芯片及LDO来完成，这里推荐SGM61230XTN6G/TR DCDC同步降压芯片。

2023-02-05 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

具有高电流双向DC/DC转换器和电容器测量功能的SGM41664高效I²C备用电源管理器

描述- SGM41664是一款具有高效双向同步降压/升压转换器和电容测量能力的可编程电源管理集成电路。它适用于需要备用电源或储能能力的应用，例如固态驱动器（SSD）。该芯片支持宽输入电压范围，最高充电电压可达36V，并具备高电流双向DC/DC转换功能。

型号- SGM41664XTRQ25G/TR,SGM41664

JUNE 2024 - SGMICRO - 数据手册 - REV. B. 1 代理服务技术支持采购服务

【选型】国产同步降压电源芯片P2P对标TPS54302DDCR，静态工作电流仅25μA

圣邦微的同步降压电源芯片SGM61230XTN6G/TR的静态工作电流仅为25μA，可以作为增加备选方案的计划对标TPS54302DDCR，两者的开关频率接近，具备同样的EMI降噪功能；封装上也相同。

2021-11-18 - 器件选型代理服务技术支持采购服务

【应用】同步降压转换器SGM61430XPS8G/TR用在道路监控雷达电源设计中，采用主流SOIC-8封装有利于兼容设计

客户在道路监控雷达产品的电源部分原使用国际主流的电源芯片，现产品做低成本方案，希望有宽压输入，输出电流可以到3A的降压芯片。结合客户实际情况，笔者给其推荐了SGMICRO的同步降压转换器SGM61430XPS8G/TR。这是一款带内部补偿的同步降压转换器，外围应用电路简单，方便产品兼容替换设计，另外还有热关机和输出短路保护等机制。

2023-06-19 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

SGM41512A I²C控制3A单芯电池充电器，具有高输入电压能力和窄电压直流（NVDC）电源路径管理

描述- SGM41512A是一款集电池充电和管理于一体的集成电路，适用于单节锂离子或聚合物电池。该芯片支持高达3A的充电电流，具有宽输入电压范围（3.9V至13.5V），并具备高效率同步降压充电功能。它还提供窄电压直流（NVDC）电源路径管理，能够在没有或电量极低的电池情况下实现即时开机，并在补充模式下以理想二极管操作方式为系统供电。

型号- SGM41512AYTQF24G/TR,SGM41512A

AUGUST 2024 - SGMICRO - 数据手册 - REV. A. 2 代理服务技术支持采购服务查看更多版本

【应用】国产圣邦微宽压输入同步降压转换器SGM61720助力双向能量转换系统，可调输出电压高达24V

某客户在设计双向能量转换系统时，需要寻求一款输入24V、单独输出＋15V以及-15V的同步降压芯片，经过和客户进一步交流，最终给客户确定了圣邦微的SGM61720YPS8G/TR同步降压芯片。

2023-05-13 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

用于负输出电压的SGM660升降压变换器

描述- SGM660是一款同步反激式降压升压转换器，具有多功能的数字输入SWIRE引脚，可用于编程负输出电压或器件使能。该芯片集成了800mA开关电流功率MOSFET，可编程至435mA。1.8MHz的切换频率允许使用小型电感。SGM660内置软启动和环路补偿网络，以减少外部元件数量。此外，还具有输出放电功能，并实现了过流保护、过温保护和短路保护等多种保护功能。

型号- SGM660,SGM660XG/TR

MAY 2022 - SGMICRO - 数据手册 - REV. A 1 代理服务技术支持采购服务