DC_DC BUCK 变换器 设计问题

zlpkcnm

6 o1 n& D' R  n7 E3 e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？
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

) v, J$ k' w! x: g, v# w1 M) q' f
7 U$ Z* [- c1 E$ H( `/ r# M0 }(1) D1 算是續流二極管，他的作用同等 Q2。
* ^0 ?% X# {, x  k* ]/ r" f(2) 當有 D1 、沒有 Q2 的時候，稱為異步式 Buck (Asynchronous Buck)。
(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。
% f8 w" m! a" o  w, ]- W　　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。
5 X2 |% V. C# s5 K4 k　　所以能量損耗 Q2 會小於 D1 。
+ a' O" U5 v) H6 K(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 。
& V4 R* u9 v1 P$ _( A  ?+ Z5 D　　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)。
(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。
9 V. _0 q# B( i6 W(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。

canghaimurong

钳位

jdws-sit

canghaimurong 发表于 2013-1-17 09:45
& `# m8 I/ U: L2 x钳位

赞同，如果不是钳位的话用个普通二极管就可以了，不需要用稳压二极管。

zlpkcnm

jdws-sit 发表于 2013-1-17 09:55
8 b6 Q, N6 m/ c  l& U: X赞同，如果不是钳位的话用个普通二极管就可以了，不需要用稳压二极管。

. s# ~, V# Z; v2 b如果说是钳位，我就有点疑问了，他稳压是为了保护哪些元器件？至少在我的上传的原理图里面没有需要保护的，因为所使用的电容的耐压值往往都是VIN的3倍以上

yeryu2010

。。。。。。。。。。。。不是钳位吧！本人菜鸟，只是看了一些资料。这个二极管是续流作用的。Q1导通，Q2截止，D1截止，电感L1和电容C0充能；Q1截止，Q2导通，电感L1和电容C0提供驱动电流，但必须要是闭合回路，所以加上D1，此时D1导通。DC-DC中有些有这个二极管，有些没有，是因为有些ic内部集成了。集成了二极管的是同步模式，没有集成的，也就是要外加二极管的是异步模式。可以百度“dc-dc同步和异步的区别”。本人不才，可能理解有误，静待高人!

yeryu2010

悲剧，好像是钳位作用，我可能上面错了。

zlpkcnm

yeryu2010 发表于 2013-1-17 10:37
。。。。。。。。。。。。不是钳位吧！本人菜鸟，只是看了一些资料。这个二极管是续流作用的。Q1导通，Q2截 ...

9 r$ x( ?9 }$ D1 F) p* s" G我和你想法有点一样。小弟不才，自己分析了下电路，也觉得不是钳位作用，因为没有保护对象，也不知道是不是这样~~
; `$ G. T0 d  U1 I4 _  @) _但是如果说是续流作用，我就不是很明白了，Q1截止，Q2打开，D1能够导通吗？他的正极端可是接地的，而负极电压应该是稍微大于0的吧
! u  A0 H& i5 G: f
还有就是有些资料参考没有D1，不应该是D1集成在IC内部吧。按照这种接法，要集成就必须要先集成MOS管，在集成D1，这种集成在内部的，应该只有PH（SW）输出，没有Ldr，Hdr引脚，因为这些也集成到内部，不如TPS54310。
# F, F; m+ s( g7 h  d# ]7 q

zlpkcnm

静待高人

zlpkcnm

答案 我自己找到了  和大家分享下

zlpkcnm

D1的作用紧紧是续流回流作用，没有其他作用了，没有钳位作用。
至于有时有D1，有时没有D1的原因是在于所选用的下MOSFET管。如果所选用的MOSFET有体二极管，而且该二极管电流能力足够，则不需要再使用D1。所以有datasheet上面会有D1，有的上面没有D1。

kevin890505

两个作用都是必须的，不可少。有的没有是因为内部集成了二极管。
作用：嵌位+须流，上侧开关打开（高）时，电源直接对后级供电，电流为I流经电感，电感两侧的电压前正后负，同时给后级电容充电，二极管截至状态，此时二极管无作用。当下侧开关打开时候，相当于电源被断开。刚才流经电感的电流突然没了，但是电感的电流不能突变，电流不变，那么电压就必然要反向，那么电感上的电压极性为前负后正。此时就是二极管作用的时候了，如果无二极管，存在两个问题：
- v0 W7 O  F* A8 q2 U' d" w1，一个是电感前级电势低于后级，但是会低到多少？很显然，很有可能是小于地平面电势0V的，而电感 前级这一点和MOS管连接在一起的，了解MOS工作原理的人都知道，MOS工作电压是有最大最小限制的，如果太大或者太小就会损坏，导致整个电路无法工作。
& l. F' M, M9 R3 p% C/ Y" ~# {9 r2，还有一个是电流回流路径问题，断开时电感就相当于一个电源，而在电源内部电流从负极流向正极，外部再回流到负极。如果没有二极管，开关断开时，电流就没有回流路径，显然就不能工作了。示意如图：

zlpkcnm

kevin890505 发表于 2013-1-17 20:49
( `* Z6 C- w3 t/ P6 Z; O$ h% |两个作用都是必须的，不可少。有的没有是因为内部集成了二极管。
作用：嵌位+须流，上侧开关打开（高）时， ...

在分析续流的时候很透彻，完全正确。
' g5 U9 P% \( {: F7 r) H至于是否有D1，你可以参考下我在#10的答案。如果是内部集成的话，必须要先集成两个MOSFET，那样芯片做出来，就不会有Hdr，Ldr 引脚。所以D1被集成到IC内部的说法，站不住。
钳位作用，我还是不能够认同的，这里有份DC-DC BUCK资料，可以参阅下，里面的二极管可没用钳位二极管哦。

zlpkcnm

kevin890505 发表于 2013-1-17 20:49
7 B2 c; H1 Y+ k& [+ F两个作用都是必须的，不可少。有的没有是因为内部集成了二极管。
% U  r$ R; }& V0 C/ [0 H3 \1 k作用：嵌位+须流，上侧开关打开（高）时， ...

这是资料

xingnuolgsx

kevin890505 发表于 2013-1-17 20:49
6 T+ [* K+ y" F* j' M* {/ _& r两个作用都是必须的，不可少。有的没有是因为内部集成了二极管。
9 Q" W  T% C/ X& m# L) ?  O作用：嵌位+须流，上侧开关打开（高）时， ...

关于续流的解释能理解，有一点不理解的时，MOS管Q1断开时，由电感给负载供电，那Q2起到什么作用呢？无论Q2是否导通，电感都能形成放电回路。
还有一点是D1怎么能起到钳位作用呢，貌似很多关于BUCK开关电源的资料里都没有提到D1起到钳位的作用。

xingnuolgsx

zlpkcnm 发表于 2013-1-18 08:58
这是资料

LZ你上传的资料看的云里雾里的，很多公式不知道怎么来的，有没有详细的说明或推导过程啊。