( Źródło )
Zwykle widzę modele z układem Buck, w których zamiast diody swobodnej stosuje się MOSFET. Z topologii Buck rozumiem, że gdy górny MOSFET jest wyłączony, nie ma znaczenia, czy dolny jest włączony czy wyłączony, ponieważ prąd będzie płynął z ziemi do cewki indukcyjnej przez diodę ciała.
Dlaczego używają tego drugiego MOSFET? MOSFET jest generalnie droższy niż dioda, prawda? Czy to nie przesada? Czy może w jakiś sposób poprawia obwód?
Odpowiedzi:
Diody nastawne do przodu nie są doskonale przewodzące; występuje na nich spadek napięcia o 0,7 V (0,3 V dla Schottky'ego). Przy wysokich prądach powoduje to rozproszenie dużej mocy na diodzie. Diody wysokoprądowe również mogą mieć dłuższy czas regeneracji.
Gdy włączony jest dolny MOSFET, przepływa przez niego prąd, a nie dioda ciała. Tranzystory MOSFET są wybierane dla niskiego Rdsona (rezystancji), więc minimum energii jest rozpraszane w tranzystorze MOSFET.
Oprócz poprawy wydajności, prawdopodobnie najważniejszym powodem posiadania „synchronizującego” MOSFET-u jest to, że przełącznik nie przechodzi tak często w tryb nieciągłości. Tryb zdjęć seryjnych występuje przy niewielkich obciążeniach, ponieważ minimalna energia na cykl, którą można przenieść, jest wyższa niż wymaga obciążenia.
Zdarza się to często przy zmiennych obciążeniach lub gdy maksymalne napięcie wejściowe jest maksymalne. Powoduje to znacznie wyższe napięcie tętnienia na wyjściu. Niesynchroniczny obwód przełączający będzie miał minimalny cykl pracy w trybie ciągłym przed wejściem w tryb nieciągły - nie ma opcji - nie może utrzymać nadmiernej energii dostarczanej do obciążenia lub napięcie wyjściowe znacznie wzrośnie.
W synchronicznym obwodzie przełączającym, ponieważ nadmiar energii może być usuwany z kondensatora wyjściowego przez cały okres, w którym szeregowy tranzystor MOSFET jest wyłączony, nie ma potrzeby, aby obwód synchroniczny wszedł w pracę przerywaną. Niektóre urządzenia dają możliwość przejścia w tryb nieciągłości, ponieważ mogą wystąpić pewne oszczędności energii przy niewielkich obciążeniach, ale jest to funkcja zależna od klienta / dostawcy.
Oznacza to, że napięcie tętnienia wyjściowego między szczytami jest prawie gwarantowane, że jest znacznie mniejsze, gdy stosuje się synchroniczną topologię w prawie każdej aplikacji. W połączeniu z wydajnością w regionie 95% (na przykład regulatory buck) sprawia, że jest to obecnie topologia z wyboru.