干货！开关电源中同步整流和非同步整流详解

开关电源是通过功率管打开时给电感充电，电感储能；功率管断开时，电感释放能量，从而实现电压变换。

在功率管断开时，电感释放能量需要电流回路，续流元器件的选用不同，就会涉及到不同的整流方式，即同步整流和非同步整流。

那么同步整流和非同步整流到底有什么差别呢？

一 区分同步与非同步

1、非同步

以BUCK电路为例，若电路中只有一个MOS管（功率管），而在续流回路中采用的是整流二极管（二极管具有单向导电性，不需要外加电路控制其通断），则该电路就是非同步的，因为它只有一个 mos管（或者说开关管）需要用电路控制，续流二极管不需要控制电路，也就不用去强调同步控制二极管（D1），即可以理解为非同步，非同步电路如图1所示：

（图一）

2、同步

若在电路中续流回路中使用的也是MOS管（Q2），即上下管都是MOS管，因为MOS管本身是需要外控制的元器件，整流过程中必须根据电源的开关时序同步控制Q1与Q2，所以该电路为同步，同步电路如图2所示：

（图二）

同步是采用通态电阻极低的功率 MOS管，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术；它能大大提高 DC/DC 变换器的效率。

功率 MOS管属于电压控制型器件，且它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率 MOS管做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。

二 同步、非同步的优缺点

1、非同步的优缺点

◆稳定性高

由于肖特基二极管被动导通，不会存在同步整理电路中上下管同时导通的情况，所以其稳定性同比要高于同步整理电路。

◆效率低

当流过肖特基二极管的电流较大时，续流电流在二极管上产生的电压比较大（0.5V左右），当输出的电压很低的时候，二极管的电压降就占了很大的比重，它消耗的功率相对较大，所以在大电流，小电压输出时候效率偏低。

2、同步的优缺点

◆效率较高

一般MOS管的内阻非常小，在流过相同电流条件下，其导通电压降远远小于普通肖特基二极管的正向导通压降，则MOS管的损耗功率远远比二极管的小，所以同步整流的效率会高一些 。

◆稳定性不足

Mos管需要驱动电路，同步整流需要为MOS管额外添加一个控制电路，使得上下两个MOS管能够同步，相对于非同步，同步的控制电路相对复杂，电路越复杂，稳定性越不可靠，若逻辑出现混乱，上下管同时导通，则系统必定失效。

三 同步与非同步的选择

选择使用同步还是非同步主要从效率、成本和可靠性三个方面来考虑。

对于较高输出电压，较高的占空比，非同步系统中的肖特基二极管与同步整流的下功率管的功耗都比较少，此时同步整流与非同步整流的转换效率差异不明显；

而对于低输出电压，低占空比，大电流应用来说，采用同步整流的转换效率相对较高。

综上，如果要求效率比较高而对成本和可靠性的要求不太高的话，就可以选用同步整流方案；若对效率要求不是很高，则首选非同步，其可靠性比较好。

同步是采用导通电阻极低的专用功率MOSFET，来取代续流二极管以降低整流损耗。能大大提高DC/DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。

非同步的特点：在输出电流变化的情况下，二极管压降相对较恒定。当续流二极管正向导通时，输出电流变化，二极管的正向压降是恒定不变的，锗管的压降为0.3V，硅管的压降为0.7V。

效率偏低

因为二极管的电压降恒定，所以当流过二极管的电流很大的时候，原本在二极管上很小的电压再乘以电流之后，输出的电压很低的时候，这时候的二极管的小电压降就占了很大的比重，它的消耗功率就很可观了，所以在大电流的时候效率就会减低了。

成本较低

同等条件下，二极管的价格比MOS管会便宜。

比较适宜较高的输出电压

在输出电压比较高的时候使用是比较好的，因为在输出电压高时，二极管的正向导通压降所占的比重就很小，对效率的影响就比较低，而且它的电路结构比较简单，不需要外加控制电路，生产的工艺流程也会比较简单。

同步的特点：MOSFET具有较低的压降

MOSFET的导通电阻Rds（on）是非常小的，一般都为毫欧级别，所以MOSFET在导通之后的压降比较低。

效率更高

在相同的条件下，一般的MOS管的导通电压降远远小于普通肖特基二极管的正向导通压降的，所以在电流不变的情况下，MOS管的损耗功率远比二极管小，使用MOS管的效率会比使用二极管的效率会高。

需要额外的控制电路确保死区和下管驱动信号

MOS管需要驱动电路，使得上下两个MOS管能够同步，而非同步的二极管是自然整流的，所以不需要额外添加驱动控制电路。

成本较高

由于MOS管的价格比二极管高，同时还需要驱动电路，所以在成本上会比较高一些。

以上就是针对开关电源的同步与非同步的介绍，实际选型就可以从各自的特点出发，根据实际情况进行选择。