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由 winniewei 提交于

<p><span lang="EN-US">Frederik Dostal</span></p>

<p><em><span lang="EN-US">ADI</span></em><em><span>公司</span></em></p>

<p><span>在负载点</span><span lang="EN-US">(POL)</span><span>降压转换器领域，同步变化的高边和低边有源开关已被广泛使用。图</span><span lang="EN-US">1</span><span>显示了具有理想开关的此类电路。与使用无源肖特基二极管作为低边开关的架构相比，此类开关稳压器具有多项优势。主要优势是电压转换效率更高，因为与采用无源二极管的情况相比，低端开关承载电流时的压降更低。</span></p>

<p><span>但是，与异步开关稳压器相比，同步降压转换器会产生更大的干扰。如果图</span><span lang="EN-US">1</span><span>中的两个理想开关同时导通，即使时间很短，也会发生从输入电压到地的短路。这会损坏开关。必须确保两个开关永远不会同时导通。因此，出于安全考虑，需要在一定时间内保持两个开关都断开。这个时间称为开关稳压器的死区时间。但是，从开关节点到输出电压连接了一个载流电感</span><span lang="EN-US">(L1)</span><span>。通过电感的电流永远不会发生瞬间变化。电流会连续增加和减少，但它永远不会跳变。因此，在死区时间内会产生问题。所有电流路径在开关节点侧中断。采用图</span><span lang="EN-US">1</span><span>所示的理想开关，在死区时间内会在开关节点处产生负无穷大的电压。在实际开关中，电压负值将变得越来越大，直到两个开关中的一个被击穿并允许电流通过。</span></p>

<p><span lang="EN-US"><img alt="图1.用于降压转换、采用理想开关的同步开关稳压器。" data-entity-type="file" data-entity-uuid="b15a7c4b-adf7-40c6-9729-cc98a0da42bd" src="http://new.eetrend.com/files/2020-11/wen_zhang_/100058522-111607-1.jpg&…; /><br />
<!--[endif]--></span></p>

<p><em><span>图</span></em><em><span lang="EN-US">1.</span></em><em><span>用于降压转换、采用理想开关的同步开关稳压器。</span></em></p>

<p><span>大多数开关稳压器使用</span><span lang="EN-US">N</span><span>沟道</span><span lang="EN-US">MOSFET</span><span>作为有源开关。这些开关针对上述情况具有非常有优势的特性。除了具有本身的开关功能外，</span><span lang="EN-US">MOSFET</span><span>还具有所谓的体二极管。半导体的源极和漏极之间存在一个</span><span lang="EN-US">P-N</span><span>结。在图</span><span lang="EN-US">2</span><span>中，插入了具有相应</span><span lang="EN-US">P-N</span><span>结的</span><span lang="EN-US">MOSFET</span><span>。由此，即使在死区时间内，开关节点的电压也不会下降到负无穷大，而是通过低端</span><span lang="EN-US">MOSFET</span><span>中的</span><span lang="EN-US">P-N</span><span>结（如红色所示）承载电流，直到死区时间结束并且低端</span><span lang="EN-US">MOSFET</span><span>导通为止。</span></p>

<p><span lang="EN-US">&nbsp;<img alt="图2.用于降压转换的同步开关稳压器，采用N沟道MOSFET和额外的肖特基二极管，可最大限度地减少干扰。" data-entity-type="file" data-entity-uuid="718c1eb6-2ebd-4737-bf9c-e011045a680a" src="http://new.eetrend.com/files/2020-11/wen_zhang_/100058522-111608-2.jpg&…; /><br />
<!--[endif]--></span></p>

<p><em><span>图</span></em><em><span lang="EN-US">2.</span></em><em><span>用于降压转换的同步开关稳压器，采用</span></em><em><span lang="EN-US">N</span></em><em><span>沟道</span></em><em><span lang="EN-US">MOSFET</span></em><em><span>和额外的肖特基二极管，可最大限度地减少干扰。</span></em></p>

<p><span>相应</span><span lang="EN-US">MOSFET</span><span>中的体二极管有一个主要缺点。由于反向恢复现象，其开关速度非常低。在反向恢复时间内，电感</span><span lang="EN-US">(L1)</span><span>导致开关节点处的电压下降到比地电压低几伏。开关节点处的这些陡峭的负电压峰值会导致干扰，此干扰会被容性耦合到其他电路段。通过插入额外的肖特基二极管可以最大限度地减少这种干扰，如图</span><span lang="EN-US">2</span><span>所示。与低端</span><span lang="EN-US">MOSFET</span><span>中的体二极管不同，它不会产生反向恢复时间，并且在死区时间开始时能非常快速地吸收电流。这可减缓开关节点处的电压陡降。可减少由于耦合效应而产生并分布到电路上的干扰。</span></p>

<p><span>肖特基二极管可以设计得非常紧凑，因为它仅在死区时间内短时间承载电流。因此，其温升不会过高，可以放置在小尺寸、低成本的产品外壳中。</span></p>

<p><span>作者简介</span><br />
<span lang="EN-US">Frederik Dostal</span><span>曾就读于德国埃尔兰根</span><span lang="EN-US">-</span><span>纽伦堡大学微电子学专业。他于</span><span lang="EN-US">2001</span><span>年开始工作，涉足电源管理业务，曾担任多种应用工程师职位，并在亚利桑那州凤凰城工作了四年，负责开关模式电源。</span><span lang="EN-US">Frederik</span><span>于</span><span lang="EN-US">2009</span><span>年加入</span><span lang="EN-US">ADI</span><span>公司，担任欧洲分公司的电源管理技术专家。联系方式：</span><span lang="EN-US"><a href="mailto:frederik.dostal@analog.com"><em><span>frederik.dostal@analog.com…;。</span></p>

如何采用额外的肖特基二极管减少干扰