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一文搞懂:同步整流vs异步整流,DCDC芯片到底该怎么选?

刚做 DCDC 选型的新手,是不是踩过这个坑:明明参数差不多的芯片,一个用着发热严重,一个却凉飕飕?或者为了高效率选了同步整流,结果 BOM 成本直接超了预算?其实根本原因,就是你没搞懂同步和异步整流的选型边界,选错了架构。

 

一、先搞懂:两种整流架构,到底差在哪?

要搞懂怎么选,首先得搞懂,同步整流和异步整流,到底是怎么工作的,它们的核心差异是什么。

异步整流:传统的肖特基续流方案

异步整流,就是我们最传统的降压 DCDC 架构,它的续流,靠的是外置的肖特基二极管。

当开关管断开的时候,电感要续流,这个时候,肖特基二极管就会导通,让电感的电流继续流,给负载供电。

但是肖特基二极管有个天生的问题:它的正向压降很大,哪怕是最好的肖特基,正向压降也有 0.3V 以上,这就意味着,续流的时候,这个二极管会消耗很大的功耗,电流越大,功耗就越大,发热就越严重,效率就越低。

而且,你还得额外加这个肖特基二极管,外围元件多了一个,成本也高了一点。

同步整流:用 MOS 管代替二极管的高效方案

而同步整流,就把这个肖特基二极管,换成了一个内置的 MOS 管。

当开关管断开的时候,这个低端的 MOS 管就会导通,代替二极管来续流,MOS 管的导通内阻非常小,只有几十 mΩ,哪怕是 3A 的电流,它的压降也只有 0.18V 左右,比肖特基二极管小了一半还多,这样,续流的时候的功耗就小了很多,效率就上去了,发热也小了很多。

而且,它不需要你额外加肖特基二极管,外围元件更少,电路更简单。

两者的优劣势,还有选型边界

那它们的优劣势是什么?

同步整流:效率高,发热小,适合大电流、低压输出的场景,但是成本会稍微高一点,因为要多集成一个 MOS 管。异步整流:成本低,适合高压、小电流的场景,但是效率会低一点,发热会大一点,而且需要额外加肖特基二极管。

简单来说,如果你是大电流、对效率发热要求高的场景,选同步整流;如果你是小电流、对成本敏感的场景,选异步整流。

 

二、实例对比:OC5840 同步 vs OC5802N 异步,到底差多少

搞懂了原理,我们拿 OC5840 同步整流芯片,和 OC5802N 异步整流芯片,来做个实际的对比,你就能明白,它们的差异到底有多大。

架构差异:内置 MOS vs 外置肖特基

OC5840 是同步整流芯片,它内置了两个 MOS 管,高端的 90mΩ,低端的 60mΩ,不需要你额外加肖特基二极管,外围元件非常少,新手也能一次画板成功。

而 OC5802N 是异步整流芯片,它只内置了一个高端的 MOS 管,续流的时候,需要你额外加一个肖特基二极管,外围元件多了一个,电路稍微复杂一点。

效率与功耗:大电流下的差异

我们拿 12V 转 5V/3A 的典型场景来算一下:OC5840 同步整流的效率,能做到 96%,也就是说,输入的功率是 15.625W,输出是 15W,损耗只有 0.625W,发热非常小,根本不需要加散热片。

而 OC5802N 异步整流的效率,是 94%,输入的功率是 15.95W,损耗是 0.95W,比同步的多了 0.3W 的损耗,发热就会大一点,大电流的时候,这个差异会更明显。

这就是为什么,大电流的场景,同步整流的优势这么大,它的发热小了很多,效率高了很多,电池供电的话,续航也能直接提升。

选型边界:什么时候选哪个?

那什么时候选 OC5840,什么时候选 OC5802N?

如果你是大电流输出,比如 3A 的输出,对效率、发热要求高,比如笔记本、机顶盒、电池供电的设备,那选 OC5840 同步整流,效率高,发热小,续航长。如果你是高压输入,小电流输出,对成本敏感,比如工业的小功率电源,那选 OC5802N 异步整流,成本低,也能满足你的需求,而且它的输入范围更宽,8V~55V,能适配更高的输入电压。

 

三、选型总结

同步整流效率高发热小,适配大电流低压场景;异步整流成本低,适配高压小电流场景,选对架构才能兼顾效率和成本。

 

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