Apa tujuan menggunakan MOSFET alih-alih dioda penggerak bebas di topologi Buck?

( Sumber )

Saya biasanya melihat model rangkaian Buck di mana MOSFET digunakan sebagai pengganti dioda roda bebas. Apa yang saya pahami dari topologi Buck adalah, ketika MOSFET atas mati, tidak masalah apakah yang lebih rendah dihidupkan atau dimatikan karena arus akan pergi dari tanah ke induktor melalui dioda tubuh.

Jadi, mengapa mereka menggunakan MOSFET kedua ini? MOSFET umumnya lebih mahal daripada dioda, bukan? Bukankah ini berlebihan? Atau apakah ini membuat sirkuit lebih baik dalam beberapa cara?

http://www.digikey.co.uk/Web%20Export/Supplier%20Content/Semtech_600/PDF/Semtech_synchronous-vs-asynchronous-buck-regulators.pdf?redirected=1

Dioda bias maju tidak konduktif sempurna; ada penurunan tegangan 0,7V (0,3V untuk Schottky) di mereka. Pada arus tinggi, ini menghasilkan disipasi daya tinggi di dioda. Dioda arus tinggi mungkin memiliki waktu pemulihan yang lebih lama juga.

Ketika MOSFET rendah aktif, arus mengalir melaluinya daripada dioda tubuh. MOSFET dipilih untuk Rdson rendah (pada tahanan), sehingga energi minimum dihamburkan dalam MOSFET.

Terlepas dari peningkatan efisiensi, mungkin alasan paling signifikan untuk memiliki "sinkronisasi" MOSFET adalah bahwa switcher tidak akan masuk ke mode diskontinyu (burst) hampir sesering mungkin. Mode burst terjadi pada beban ringan karena energi minimum per siklus yang dapat ditransfer lebih tinggi dari tuntutan beban.

Ini banyak terjadi pada beban variabel atau ketika tegangan suplai maksimum. Ini menyebabkan tegangan riak yang lebih besar pada output. Sirkuit switching non-sinkron akan memiliki siklus tugas minimum dalam operasi kontinu sebelum memasuki operasi diskontinyu - tidak ada pilihan - tidak dapat menyimpan kelebihan pasokan energi ke beban atau tegangan output akan meningkat secara signifikan.

Dalam sirkuit switching sinkron, karena kelebihan energi dapat dihilangkan dari kapasitor output selama periode waktu penuh bahwa seri-pass MOSFET dimatikan, tidak ada kebutuhan untuk sirkuit sinkron untuk memasuki operasi diskontinyu. Beberapa perangkat akan memberi Anda opsi untuk masuk ke mode diskontinyu karena mungkin ada penghematan energi pada beban ringan tetapi itu adalah fitur yang digerakkan pelanggan / pemasok.

Ini berarti bahwa tegangan riak keluaran puncak ke puncak hampir dijamin secara signifikan lebih kecil ketika menggunakan topologi sinkron di hampir setiap aplikasi. Ini ditambah dengan efisiensi di wilayah 95% (misalnya regulator uang) menjadikannya topologi pilihan saat ini.