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PC电源的同步整流与肖特基整流有什么区别?

我们在PC电源的组成中通常会提到“同步整流”和“肖特基整流”两种结构,这两种整流结构也是当前PC电源的主流,它们用“同色”来描述其市场。分享。这也是非常合适的。只有仔细观察,我们才能发现肖特基整流在入门级产品中很常见,而同步整流在中高端产品中很常见。两者的位置已经确定,并且已经是PC电源的状态符号。但是我不知道您是否考虑过为什么他们拥有如此明确的定位。

电源+ 12V输出的整流电路(以上为ROG Strix 750W电源)

肖特基整流和同步整流通常位于PC电源的低压侧,这就是我们通常所说的次级侧。除了+ 12V以外,还在+ 5V和+ 3.3V输出上使用了肖特基整流。还有+ 12V产品使用肖特基整流,并且+ 5V和+ 3.3V通过DC-DC从+ 12V转换;同步整流主要用于+ 12V,基本上具有+ 5V和DC-DC + 3.3V输出,但很少有+ 12V使用同步整流,+ 5V和+ 3.3V使用肖特基整流产品,因为这种结构在性能或成本,这是一种绝妙的组合。”

因此,当我们提到电源使用同步整流或肖特基整流时,大多数情况下是指+ 12V输出的低压整流模式。如今,+ 12V已经成为PC电源的输出,并且通常可以占据80%或更多的输出功率。因此,同步整流和肖特基整流的优缺点在电源性能中起着重要作用。

什么是肖特基整流?

肖特基二极管(以上为技嘉P650B电源)

肖特基二极管以其发明者肖特基命名,并被称为肖特基势垒二极管,肖特基势垒二极管或SBD,它是一种低功耗超高速半导体器件。使用方法与快速恢复二极管的使用方法有些相似,但是两者的特性存在明显差异。快速恢复二极管的反向恢复时间通常约为50微秒,肖特基二极管的反向恢复时间较短,可以实现。纳秒级,正向传导的电压降较低,但与快速恢复二极管相比,它的耐压和漏电流小。因此,肖特基二极管通常用于高频,低电压,大电流应用中。例如,PC电源就是一个很好的应用。

肖特基整流电路原理图

使用肖特基二极管进行整流的优点是电路结构相对简单,转换效率也不错,一般可以达到80%以上,因此入门级PC电源在次级侧大多使用肖特基整流。肖特基整流电路的简化图如下所示。当晶体管Q1导通时,电流不流向肖特基二极管D1,而当晶体管Q2关断时,正向电流流向D1,因为二极管具有单向导通。只要晶体管Q1可以实现导通和截止之间的切换,就可以实现整个电路的整流输出,并且这部分控制不需要特殊的驱动电路。

PFR40L60CT肖特基二极管的压降曲线

从该电路我们还可以看出,由于晶体管导通时能量损耗极低,整个电路损耗主要是由于肖特基二极管的正向压降。肖特基二极管的正向压降不是固定值。它实际上随着通过电流的增加而增加,但它不是线性的。具体曲线将根据产品而有所不同。例如,上图是PFR40L60CT SCHOTT。可以看出基极二极管的正向压降曲线,其输出电流为10A时,其正向压降基本上为0.4V左右,这意味着此时的功率损耗为0.4V * 10A=4W。

什么是同步整流?

同步整流电路的核心是MosFET(上图为ROG Strix 750W电源)

如果肖特基整流的核心是肖特基二极管,那么同步整流的核心部件是MosFET晶体管。实际上,从两者的示意图来看,肖特基整流和同步整流的结构非常接近,基本上用MosFET晶体管取代了较低的肖特基二极管。当同步整流电路运行时,电流方向也与肖特基二极管的电流方向相同。当晶体管Q1导通时,晶体管Q2截止,电流不通过晶体管Q2,当晶体管Q1截止时,晶体管Q2导通,晶体管导通。电流将通过Q2,电路可以完成整流输出。

同步整流电路原理图

但是,由于晶体管允许电流反向导通,与单向二极管不同,如果晶体管Q1和Q2同时进入导通状态,则电流将直接通过Q1和Q2进入地线,从而使整个电路无法工作。因此,两个MosFET晶体管必须一起工作,因此必须进行同步整流。独立的驱动电路来控制两个MosFET的导通和关断是同步整流和肖特基整流之间最大的电路组成差异。

同步整流比肖特基整流有什么优势?

那么同步整流的优势是什么?同步整流器的能量损耗主要来自MosFET的导通损耗,而MosFET的导通损耗基本上由其内阻决定。用于同步整流的MosFET通常具有非常低的内部电阻,其中大多数电阻仅为5兆瓦,因此,在相同的输出10A电流下,肖特基整流器可能会带来4W的损耗,而同步整流器可以计算出10A * 10A * 0.005兆瓦的损耗=0.5根据公式W=P=I2R,相同的输出损耗只是肖特基整流器。因此,同步整流器的转换效率远高于肖特基整流器,平均可以达到90%甚至95%。

大多数同步整流器的MosFET的内部电阻只有4m至5m。

与肖特基整流器相比,同步整流器的调整困难在于驱动电路的调整。因此,在PC电源的早期发展中,同步整流器通常仅用于高端产品。这是显示制造商实力的一种手段。主流产品大多使用具有简单电路结构的肖特基整流器。近年来,同步整流的驱动IC已经取得了长足的进步,这使得同步整流的控制不再是一项艰巨的任务。因此,同步整流已从高端市场逐步推广到主流市场。

此外,同步整流优于肖特基整流,即在轻负载输出的情况下,由于二极管单向导通的肖特基整流,输出将进入非连续模式,电流波形是间歇性的,电压振铃产生高电平频率谐波被释放;用于同步整流的晶体管允许电流反向通过,因此电流波形是连续的,电路总是可以在连续状态下工作,只是因为电容输出反向电流,所以它很轻。与肖特基整流相比,负载整流电路在转换效率上没有明显的优势,但与后者相比,它将释放高频谐波。轻负载下同步整流电路的“瑕疵”几乎可以忽略不计。不算数。

那么同步整流可以取代肖特基整流吗?

由于同步整流具有优于肖特基整流的优势,是否会出现同步整流将在未来主导PC电源的情况?事实上,除非有足够的力量推动这种情况,否则未来很长一段时间都不会出现这种情况。与电源拓扑一样,肖特基整流和同步整流在技术上并不昂贵。它们是源自不同要求的纯粹不同的结构,并且每个都具有其自己的适用领域。虽然同步整流足够成熟,但肖特基二极管在电路总成本方面具有绝对优势。毕竟,后者不需要专用的驱动电路。

因此,在一些对性能不敏感的电源产品中,但总体成本被严格钳制,即我们常称之为“入门级产品”或“价格敏感型产品”,肖特基整改仍然存在。值。但是,肖特基整流想要反同步整流也是一件非常困难的事情,毕竟后者在电气性能方面也具有不可逾越的优势,因此对于“性能优先”的中高端产品,同步整流是基本上它已经是标准的,对于重视动力性能的玩家来说,它自然是首选。

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