【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	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

【IC】圣邦微电子锂电池升降压充电控制器SGM41570，荣获2023亚洲金选奖“年度最佳电源管理芯片”

在刚刚于台湾落幕的“亚洲金选奖（EE Awards Asia）”颁奖典礼中，圣邦微电子具有动态功率管理功能的NVDC架构1至4节锂电池升降压充电控制器SGM41570荣获“年度最佳电源管理芯片”。

产品发布时间 : 2023-12-19

【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。

器件选型发布时间 : 2022-01-13

【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。

应用方案发布时间 : 2023-02-05

【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。

器件选型发布时间 : 2021-11-18

【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。

应用方案发布时间 : 2023-06-19

【应用】同步升降压DCDC SGM62112无线温湿度传感器，静态电流小于55μA保证产品长久续航

笔者给客户的无线温湿度传感器项目推荐了SGMICRO（圣邦微）的同步升降压DCDC SGM62112，一颗芯片即可实现产品的供电，大大节省了成本和板子空间，也使得产品的功耗更低。经过客户实测，SGM62112非常契合他们产品，后续会将SGM62112设计进去。

应用方案发布时间 : 2023-06-27

【选型】可PTP替代MP1482的同步整流降压芯片用于USB充电器，连续输出电流高达3A

客户一款USB充电器原先用的是MP1482，输出电流是2A，现在新产品不想改版，因此需要一款可PIN to PIN替换的芯片。同时由于芯源交期延长，价格升高，客户希望寻求国产替代。基于上述情况，推荐一款圣邦微的同步整流降压芯片SGM6332。

器件选型发布时间 : 2021-10-27

【应用】用在EDFA中的同步降压转换器SGM61180XTRI14G/TR，可提高客户国产化产品的竞争力

笔者在与工程师的实际交流中发现，大家使用较多的是一款国外成熟的BUCK电源芯片，其输入最大支持17V，电流是8A，封装是3.5*3.5mm QFN小封装，目前在EDFA中使用特别多。而客户的产品也是基于此款国外产品而设计，面对国产化的需求，寻找我们推荐好的备选产品。我们推荐了可以兼容性不错的国产品牌SGMICRO（圣邦微）同步降压转换器SGM61180XTRI14G/TR 。

应用方案发布时间 : 2023-06-26

【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。

应用方案发布时间 : 2023-05-13

【应用】同步降压DC-DC芯片SGM6012应用于室内终端，实现5V到3.3V及3.3V到1.3V的转换

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应用方案发布时间 : 2020-04-13