Gibt es eine halbsynchrone Buck-Topologie, die die Vor- und Nachteile beider mischt?

Synchrongleichrichtung kann durch mehrere Faktoren motiviert sein, jedoch ist es schwierig, eine Schottky-Diode in Bezug auf Verluste zu schlagen. Unter Vernachlässigung der Wechselstromwelligkeit (Deep Continuous Conduction Mode) beträgt der Leitungsverlust einer Diode$P_d\approx V_f*I_{d,avg}$während es für einen MOSFET sein wird$P_Q=I_{D,rms}^2*r_{DS(on)}$. Der Diodenabfall sinkt mit der Temperatur, während der MOSFET-Einschaltwiderstand mit der Temperatur zunimmt. Die synchrone Gleichrichtung hilft jedoch oft dabei, einen Diodenkühlkörper loszuwerden, da die Parallelschaltung von MOSFETs in SMD-Gehäusen den gesamten Einschaltwiderstand und die Verlustleistung verringert.

Bei einem CCM-betriebenen Abwärtswandler „sieht“ der oberseitige MOSFET den Induktivitätsstrom währenddessen$DT_{sw}$während die Diode den Induktorstrom während "sieht".$(1-D)*T_{sw}$. Daher leitet der obere Schalter bei niedrigen Tastverhältnissen (z. B. 12 bis 3,3 V Ausgang) viel weniger als die Diode (unter Berücksichtigung von CCM), und es könnte interessant sein, eine synchrone Gleichrichtung (sync rect) anzuwenden. Wenn Sie jetzt eine 6-V-Quelle auf 5 V herunterkonvertieren, können Sie sehen, dass die Diodenleitungszeit viel kürzer ist als die des MOSFET und es weniger interessant ist, Sync Rect zu übernehmen. Self-driven synct rect ist bei Active-Clamp-Durchflusswandlern beliebt, bei denen der Induktor immer im CCM arbeitet, selbst im Leerlauf. Dies vermeidet schmale Pulse, die das Hilfssignal zusammenbrechen lassen$V_{cc}$andernfalls behält es dieselbe dynamische (Kleinsignal-) Übertragungsfunktion bei, da sich der Leitungsmodus nicht ändert.

Schließlich gibt es viele dedizierte Synct-Rect-Controller. Sie alle beobachten die Spannung über dem angesteuerten MOSFET und prüfen, wann die Body-Diode leitet oder aufhört zu leiten. Halbhersteller konkurrieren mit Tricks, um Fehlauslösungen zu vermeiden, und versuchen, die Empfindlichkeit des Controllers gegenüber Streuinduktivitäten (im Gehäuse selbst und auch auf der Leiterplatte) zu verringern, was bei Hochleistungswandlern ein echtes Problem darstellt. Sie sollten in der Lage sein, weitere Informationen in den Anwendungshinweisen für Halblieferanten zu finden.

Teilantwort - später vielleicht mehr:

Ich habe parallele MOSFET- und Schottky-Dioden gesehen, die in billigen asiatischen 12-V-In-Ladegeräten für Laptops (z. B. 19 V) verwendet werden.

Die Nachteile liegen größtenteils in den Mehrkosten.

Ein großer Vorteil besteht darin, dass das Ein-/Aus-Timing des MOSFET weniger kritisch wird, da die Diode den Strom handhabt, wenn der FET spät eingeschaltet oder früh ausgeschaltet wird. Da die Diode den Strom nur an den Schaltflanken (wenn überhaupt) handhabt, kann sie für einen weitaus niedrigeren mittleren Strom ausgelegt werden.

Ich habe auch Wandler wie oben gesehen, bei denen der FET und die Diode auf der Leiterplatte zulässig waren, aber nur die Diode bestückt war.

Das Parallelschalten des MOSFET mit einem Schottky schließt die Möglichkeit eines Durchschusses nicht aus, ermöglicht jedoch die Verwendung eines kleineren MOSFET, was zur Effizienz einer Versorgung beitragen kann, die bei einer leichten Last sehr effizient sein muss und weniger bei einer hohe Last (oder niedrige Eingangsspannung). Die MOSFET-Gate-Ansteuerung kann eine erhebliche Menge an Strom verbrauchen, insbesondere für einen größeren MOSFET mit niedrigem Rds(on), der bei hoher Frequenz betrieben wird.

Zu Ihrer Bearbeitungsfrage: Das Aufrechterhalten der Isolierung beim präzisen Ansteuern des Snchronous-Gleichrichter-MOSFET-Gatters wird erheblich schwieriger und teurer sein, als einfach einen MOSFET und die Ansteuerschaltung in einen SMPS-Chip zu integrieren. Die Beispielschaltung hat zwei isolierte Ausgänge und einen nicht isolierten Ausgang (den synchronen).