DC_DC BUCK 变换器 设计问题

zlpkcnm

请问下图中D1除了在Q1截止，Q2导通的时候，D1导通提供回流路径，还有没有其他的作用？
% ^% p* ?) i7 O/ {- P: W; P很多器件的参考设计都没有使用D1，请大家指点下，加上D1有什么好处没有

jacklee_47pn

1 N# ?0 r- v. l3 {* `( E
; E- B% ?) b+ j+ p! g% e4 U(1) D1 算是續流二極管，他的作用同等 Q2。
+ d8 Z8 q- i0 b6 v5 o(2) 當有 D1 、沒有 Q2 的時候，稱為異步式 Buck (Asynchronous Buck)。
& X; E0 r: p  t( P- E" k7 b$ B(3) 當沒有 D1 、有 Q2 的時候，稱為同步式 Buck (Synchronous Buck)。
(4) 異步式 Buck 和同步式 Buck，差異是在續流的電位差，所以同步式Buck效率會比較高。
/ `2 a) i! e; i) \  K- _　　因為 D1 有 VF 電壓(約0.4V)，Q2的VDS電壓則是 I(d)*R(dson)，如果 R(dson)=0.07 歐姆，Id=3A，VDS才約0.21V。
　　所以能量損耗 Q2 會小於 D1 。
(5) 同步式 Buck 在作用的時候，當 Q1 關閉 Q2 打開的時候(同時動作)， VIN 電壓會直接下地，電流過大打穿 Q1 和 Q2 。
　　通常會設計Q1先關閉，等待一少許時間後Q2再被打開。當Q1和Q2都關閉的這個時間很難拿捏(會影響續流效率)。
! c+ L7 N5 d$ S: S, R& m" k(6) 為了提升續流時間，也就是Q1關畢、 Q2 尚未打開之前，所以利用 D1 來做續流動作。
(7) 如果 Q2 裡面有保護逆向二極管，並且保護逆向二極管的電流夠大，VF 也夠低，其實 D1 也可以不使用。

duzz

kevin890505 发表于 2013-2-20 23:48
' F+ s; r- O% B" h/ p5 v0 t8 }首先不好意思，前面开始回复时候没有仔细想，还以为和普通BUCK没什么区别，所以还付了一般BUCK的图。是 ...

+ {; c* Y  u; [6 r1 n) ^; [: R37楼正解，而且很谦虚，大神啊

kevin890505

2 ?5 u6 m5 n5 J8 C6 x7 F! _

xingnuolgsx 发表于 2013-2-16 15:23
隔了这么多天，再看这个帖子，还是有一些不明白的地方，还望各位赐教！
1、按照版主的解释，“有Q2没有D ...

# h6 k2 S" p: g' @* o& M
$ O1 }" r+ f$ N. Y首先不好意思，前面开始回复时候没有仔细想，还以为和普通BUCK没什么区别，所以还付了一般BUCK的图。是我理解错了讨论主题。
$ |9 A5 k& d5 F/ T  \" v- e, {关于你的问题：
1，Q2和D1是略有重复，但是重复是有原因的，如19L版主的解释，因为这种桥式驱动存在一个死区时间的问题，就是两个管子的打开和关闭必须错开，如果一个打开的瞬间另一个关闭，而打开和关闭都是需要时间的，就会在一个瞬间导致两个管子都处于微导通状态，基本就是短路了，很显然电路就冒烟了。而这个二极管在这个死区时间内就可以起到须流作用了。等低侧的MOS完全打开后这个二极管就被短路了。具体的时序如图。
2，你的理解没错，MOS到导通后电流是从S到D的，这个MOS的作用和二极管一样，就是须流。但是半桥为什么要浪费一个MOS呢，显然是有优势的，和只有D1的电路相比，在Q1导通时候是一样的。但是区别在后Q1关闭时候，后级的环路构成不一样，一个是有LC+MOS构成，一个是由LC+D构成。比较下区别，NMOS在完全导通时候体二极管消失，电阻是30m欧左右甚至更低，假设负载是5A，那么消耗的功率大约就是5A*5A*0.03=0.75，但是对于只由二极管构成的电路，二极管的压降就算只有0.4V，功耗就有0.4*5=2W，几乎差了3倍，结果就显而易见了。

xingnuolgsx

kevin890505 发表于 2013-1-22 13:57
# W; x$ i3 Z& b$ u' z- e# e1,只要是独立的MOS管，都有体二极管，这个图片没画，不表示没有。这个图中的2个MOS都有，方向从下指向上， ...

. W7 o/ h6 W2 X/ g; a拜托帮我解答一下35楼的问题呗，谢谢啦！

xingnuolgsx

kevin890505 发表于 2013-1-22 13:57
- M$ `" T! s( @: b2 Q7 ]1 P& O1,只要是独立的MOS管，都有体二极管，这个图片没画，不表示没有。这个图中的2个MOS都有，方向从下指向上， ...

隔了这么多天，再看这个帖子，还是有一些不明白的地方，还望各位赐教！
1、按照版主的解释，“有Q2没有D1时，是同步buck，而有D1没有Q2时，是异步buck，为了避免Q1、Q2被击穿，在设计是，将Q1先关闭，等待少许时间后Q2导通，在等待的少许时间内（Q1、Q2均关闭）用D1来作续流用”，这里Q2存在体二极管，即使Q2没有导通，体二极管也可以用作续流啊，为什么图中既有Q2也有D1呢？个人总感觉Q2和D1重复使用了，如果同时使用时，在Q1关闭，Q2导通时，起到续流作用的到底是Q2的体二极管还是D1本身呢？
因为我们公司的两个产品中，DC-DC buck均用的是NCP3020A，两个电路中分别只用了Q2和D1做续流用。

0 p- j: z- D0 h4 Y0 j7 k4 t- a/ ?
6 F3 V- z7 U! v1 l3 Z' g& l! y 2、当Q2导通时，NMOS管的G极电压Vg>0，Vs=0，Vd<0，那么Q2 MOS管导通后的电流方向是从S流向D极？这一点不是很能理解。
/ b5 e, }' P7 N! U, a

kevin890505

xingnuolgsx 发表于 2013-1-22 11:08
还有一个问题是MOS管的体二极管用作续流时，电流方向是从二极管的正极流向负极（即从S极至D极），而N沟道 ...

1,只要是独立的MOS管，都有体二极管，这个图片没画，不表示没有。这个图中的2个MOS都有，方向从下指向上，刚好和续流方向一致。
2，开关电源除了小部分低压小电流的拓扑外，因为工艺，导通电阻，损耗，综合性能等多方面因素，基本没有用PMOS的，这种桥式整流，更不会用了，所以你可以不用考虑PMOS的情况。

liu19850810

弄得太复杂了，这 说明基础知 识掌握的不扎实，本身 就是  电感中电流不能突 变

xingnuolgsx

kevin890505 发表于 2013-1-21 20:18
MOS工艺决定独立的MOS管有一个体二极管，由于MOS工作频率还是比较高的，所以这个体二极管近似于快速恢复 ...

还有一个问题是MOS管的体二极管用作续流时，电流方向是从二极管的正极流向负极（即从S极至D极），而N沟道MOS管导通时电流方向应该是从D极流向S极的啊，这不矛盾吗？

xingnuolgsx

kevin890505 发表于 2013-1-21 20:18
MOS工艺决定独立的MOS管有一个体二极管，由于MOS工作频率还是比较高的，所以这个体二极管近似于快速恢复 ...

( H  H) @% j3 A# N7 h/ ]( ?) D如果是这样的话，那么LZ上传的图中Q2（没有体二极管）就没有起到任何作用了。按照版主说的，在Q1断开、Q2导通的之前，二极管D1起到续流的作用，但图中Q2没有体二极管，所以在Q1断开后，起到续流作用的只能是二极管D1，所以说Q2就没有任何作用，是这样的吗？还是我的思维有问题，请赐教。

kevin890505

xingnuolgsx 发表于 2013-1-21 16:13
' n3 S" ~- M( a9 J麻烦帮忙解答一下25楼的问题，版主说Q2的作用是续流，不是很理解，求解答，谢谢！

0 t/ y5 l. H, t) K3 w0 k
% s& U1 J( d" B1 }MOS工艺决定独立的MOS管有一个体二极管，由于MOS工作频率还是比较高的，所以这个体二极管近似于快速恢复二极管。这个二极管在电流足够的情况下可以替代后面独立的续流二极管，损耗P和导通电阻有关，而好多MOS在完全导通时候电阻在0.1甚至更低，所以这个二极管比后面的肖特基二极管更好，作用也和其相当。但是要考虑电流。

zlpkcnm

xingnuolgsx 发表于 2013-1-21 16:13
" X" M7 ?0 f5 L) J麻烦帮忙解答一下25楼的问题，版主说Q2的作用是续流，不是很理解，求解答，谢谢！

这样吧，现在很多MOSFET管都带有体二极管的，起到保护作用。效果类似我画的这张图 ，所以版主说Q2的作用是续流

xingnuolgsx

kevin890505 发表于 2013-1-21 13:06
4 V) K. N1 a2 B- s好吧，我思维有问题。
有二极管续流，没有二极管没有电流这是对的。我说有二极管钳位，没有二极管不钳 ...

. v/ @$ p: a% n% [# ]7 x4 S麻烦帮忙解答一下25楼的问题，版主说Q2的作用是续流，不是很理解，求解答，谢谢！

zlpkcnm

kevin890505 发表于 2013-1-21 13:06
  W& K& p8 p8 n; S9 k好吧，我思维有问题。
! U3 W, @+ t; [- Y1 G有二极管续流，没有二极管没有电流这是对的。我说有二极管钳位，没有二极管不钳 ...

好吧，不是每个人对这个同一个电路的看法都一致的。至于这个钳位作用，我们真没必要去争论了，没那个必要，也没有意义，可能以前就有争论过。很多资料现在都没有去提及钳位二字，可能就是在避开这个话题，这紧紧是我个人的猜测而已。
9 U; J0 _5 e. V5 W6 e7 f& D
: O3 t  g& G8 O3 P还有就是，你给的这资料上提到了钳位二字，D1是用于保护Q1的；但我更倾向于，使用D1，使得压差很小的目的在于减小功耗，尽量提高电源转换效率。这可能就是所谓的横看成岭侧成峰吧。
还是那句话，我觉得闭合回路的需求才是使用二极管D1的最根本原因。这紧紧是我个人的看法。
9 }' L0 j6 w+ \  G# i! }
很感谢你，不厌烦的回答了这么多次。
4 L+ n- O& V! N4 [/ o% _THANK YOU VERY MUCH!

kevin890505

/ Y# u% U5 c$ r; _$ M; b( p9 E( T

zlpkcnm 发表于 2013-1-21 10:44
' H/ l: g3 C+ Q/ n' o大侠，没有二极管，都没有闭合回路怎么比。钳位作用是否有，必须要是一个完整电路的基础上比较。 逻辑要严 ...

好吧，我思维有问题。
有二极管续流，没有二极管没有电流这是对的。我说有二极管钳位，没有二极管不钳位就是逻辑错误？再说还有就是开关管打开关闭过程呢。半桥，全桥，反激，正激复杂了，但还都是从最基本的BUCKBOOST延伸出去的而已。
( e' c3 _2 r# R! L' p这里的钳位不是稳压，是利用二极管正向压降，MOS体二极管同样也是。
; N7 q/ t/ P2 A- n" H4 M5 J给你本书，你要的东西在第8页。

xingnuolgsx

本人不才，有一点还是没想明白，当Q1截止，Q2导通时，Q2的S极电位为0，D极电位应该是低于0V的，这时候Q2还能够处于饱和导通的状态吗？电流方向是从S极流向D极？还请各位大虾赐教，不胜感激