Welchen Zweck hat die Verwendung von MOSFETs anstelle von Freilaufdioden in der Buck-Topologie?

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

In Durchlassrichtung vorgespannte Dioden sind nicht perfekt leitend; Es gibt einen Spannungsabfall von 0,7 V (0,3 V für Schottky) über ihnen. Bei hohen Strömen führt dies zu einer hohen Verlustleistung über der Diode. Hochstromdioden können auch eine längere Erholungszeit haben.

Wenn der untere MOSFET eingeschaltet ist, fließt Strom eher durch ihn als durch die Body-Diode. Die MOSFETs sind für einen niedrigen Rdson (Einschaltwiderstand) ausgewählt, sodass die minimale Energie im MOSFET dissipiert wird.

Abgesehen von einer Verbesserung des Wirkungsgrads ist der wahrscheinlich wichtigste Grund für einen "synchronisierenden" MOSFET, dass der Umschalter nicht annähernd so oft in den diskontinuierlichen (Burst-) Modus wechselt. Der Burst-Modus tritt bei leichten Lasten auf, da die minimale Energie, die pro Zyklus übertragen werden kann, höher ist als die Lastanforderungen.

Dies passiert häufig bei variablen Lasten oder wenn die eingehenden Versorgungsspannungen maximal sind. Es verursacht eine deutlich höhere Brummspannung am Ausgang. Ein nicht synchroner Schaltkreis hat im Dauerbetrieb eine minimale Einschaltdauer, bevor er in den diskontinuierlichen Betrieb eintritt - es gibt keine Option - er kann die Last nicht mit Energie versorgen, oder die Ausgangsspannung steigt erheblich an.

Da in einem synchronen Schaltkreis überschüssige Energie von dem Ausgangskondensator über den gesamten Zeitraum entfernt werden kann, in dem der Reihenpass-MOSFET ausgeschaltet ist, besteht keine Notwendigkeit, dass der synchrone Schaltkreis in einen diskontinuierlichen Betrieb eintritt. Einige Geräte bieten Ihnen die Möglichkeit, in den diskontinuierlichen Modus zu wechseln, da bei leichten Lasten einige Energieeinsparungen erzielt werden können, dies jedoch eine kunden- / lieferantengesteuerte Funktion ist.

Dies bedeutet, dass die Spitze-zu-Spitze-Ausgangswelligkeitsspannung fast garantiert deutlich kleiner ist, wenn eine synchrone Topologie in fast jeder Anwendung verwendet wird. Dies gepaart mit Wirkungsgraden im Bereich von 95 % (z. B. Buck-Regler) macht es heute zur Topologie der Wahl.