電源設計：同步整流帶來的不僅僅是高效率

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您是否曾經應要求設計過一種輕負載狀態下具有良好負載瞬態響應的電源呢？如果是，并且您還允許電源非連續，那么您可能會發現控制環路的增益在輕負載狀態下急劇下降。這會導致較差的瞬態響應，并且需要大量的輸出濾波電容器。一種更簡單的方法是讓電源在所有負載狀態下都為連續。

是一個簡單的同步降壓轉換器，用于演示輸出電感中連續和非連續電流的負載瞬態響應。在低至空載的負載狀態下，輸出電感電流都一直保持連續，因為同步整流器允許電感電流在輕負載狀態下反向流動。只需用一個二極管替換底部FET （Q2），電路便可轉為非連續。盡管本文介紹的是降壓拓撲結構的區別，但您會注意到所有電源拓撲都有類似的響應。

圖2 同步運行（左）具有zui佳瞬態響應

非連續運行期間，瞬態響應較差的原因是環路特性急劇變化，如圖3所示。左邊的曲線顯示了連續運行期間的環路增益。控制環路具有50kHz的帶寬，相補角為60度。右邊的曲線為功率級轉為非連續時的響應情況。功率級從連續運行期間的一對復極，變為非連續運行期間的一個單低頻實極點。該極點的頻率由輸出電容器和負載電阻器決定。相比連續情況，您可以看到低頻率下低頻極點引起的相移過程。低頻率下，增益急劇下降，原因是極點導致更低的交叉頻率，從而降低了瞬態響應。

總之，同步整流可提高效率，同時也能夠極大地幫助瞬態負載調節。它為電源預加載提供了一種高效的方法。另外，相比擺動電感，它還擁有更加穩定的控制環路特性。它提高了傳統降壓轉換器，以及所有其他能夠使用同步整流的拓撲結構的動態性。