【導讀】同步開關穩(wěn)壓器由于效率高，在負載點（POL）電源領域廣泛應用。但是相對于異步開關穩(wěn)壓器，同步開關穩(wěn)壓器可能會產生額外的電磁干擾。本文通過比較這兩種開關穩(wěn)壓器，闡明同步開關穩(wěn)壓器額外的電磁干擾產生的來源，以及如何使用肖特基二極管來減少此類電磁干擾。最后給出產品選型方面的小技巧。
同步開關穩(wěn)壓器VS異步開關穩(wěn)壓器
開關穩(wěn)壓器的工作原理是：通過重復切換開關（如下圖的S1、S2）的“通”和“斷”狀態(tài)，把DC輸入電壓轉化成PWM波形，然后使用電感、電容等能量存貯部件使其平滑，以轉換成所希望的DC輸出電壓。
而同步開關穩(wěn)壓器與異步開關穩(wěn)壓器之間的主要區(qū)別在于：同步開關穩(wěn)壓器使用晶體管S2來代替二極管D1。（如下圖電路所示）
圖1：同步開關穩(wěn)壓器與異步開關穩(wěn)壓器比較
通常來說, 晶體管開關承載電流時的壓降要比二極管更低。因此同步開關穩(wěn)壓器的能量損耗更小，效率更高。但是與異步開關穩(wěn)壓器相比，同步開關穩(wěn)壓器容易產生額外的電磁干擾。那么額外的電磁干擾是怎么產生的呢？
電磁干擾的來源與對策
同步開關穩(wěn)壓器有一個天生的缺陷，就是當S1與S2同時導通時，會產生短路危險，這會損壞開關。所以必須確保兩個開關永遠不會同時導通。為了個避免這種情況發(fā)生，會采取一些措施，而這些措施可能會帶來額外的電磁干擾。我們來梳理一下這個過程是如何發(fā)生的。
圖2：同步開關穩(wěn)壓器電磁干擾產生的原因和解決方案(點擊圖片放大，查看詳情)
我們可以使用一個額外的肖特基二極管來減少此類電磁干擾。肖特基二極管的反向恢復時間非常短，甚至反向恢復時間為0。并且在死區(qū)時間開始時，能非常快速地吸收電流。這可減緩開關節(jié)點處的電壓陡降，從而減少由于耦合效應而產生并分布到電路上的電磁干擾。
下圖是一個典型的降壓同步開關穩(wěn)壓電路（查看Scheme-it原理圖），其使用ADI ADP2443為同步開關穩(wěn)壓芯片。采用N溝道MOSFET和額外的肖特基二極管，可最大限度地減少干擾。
圖3：肖特基二極管在同步開關穩(wěn)壓器中的應用
電路中關鍵元器件選型
同步/異步開關穩(wěn)壓器選型
異步開關穩(wěn)壓器是簡單且牢固的方式，而同步開關穩(wěn)壓器效率更高。如何在選型時區(qū)分這兩類穩(wěn)壓器呢？
Digi-Key官網上，開關穩(wěn)壓器選型列表中，提供了許多可供選擇的參數(shù)。在“同步整流器”欄中選擇“是”，對應的就是同步開關穩(wěn)壓器。
圖4：Digi-Key同步/異步開關穩(wěn)壓器選型
肖特基二極管選型
肖特基二極管可以設計得非常緊湊，因為它僅在死區(qū)時間內，短時間承載電流。
它的特點是：僅在死區(qū)時間承載電流，溫升小、尺寸小、成本低、結構緊湊。
Digi-Key官網上，肖特基二極管選型列表中，提供“反向恢復時間”欄。為了減少額外的電磁干擾，反向恢復時間越小越好。
圖5：Digi-Key肖特基二極管選擇選型
本文小結
同步開關穩(wěn)壓器效率高，在各個領域有著廣泛的應用，但是與此同時它可能會伴有額外電磁干擾的產生。只有了解其中的原理，對癥下藥，才能花費最小的成本，藥到病除。
來源：Digi-Key 作者：Alan Yang
