Какова цель использования полевого МОП-транзистора вместо диода свободного хода в топологии Бака?

( Источник )

Я обычно вижу модели цепей Бака, в которых вместо полноприводного диода используется полевой МОП-транзистор. Из топологии Бака я понимаю, что когда верхний МОП-транзистор выключен, не имеет значения, включен нижний или выключен, так как ток будет проходить от земли к катушке индуктивности через диод корпуса.

Итак, почему они используют этот второй MOSFET? МОП-транзистор, как правило, дороже, чем диод, не так ли? Разве это не излишество? Или это как-то улучшает схему?

http://www.digikey.co.uk/Web%20Export/Supplier%20Content/Semtech_600/PDF/Semtech_synchronous-vs-asynchronous-buck-regulators.pdf?redirected=1

Смещенные вперед диоды не являются идеально проводящими; на них падение напряжения 0,7 В (0,3 В для Шоттки). При больших токах это приводит к высокой рассеиваемой мощности на диоде. Сильноточные диоды также могут иметь более длительное время восстановления.

Когда нижний МОП-транзистор включен, ток течет через него, а не через диод корпуса. МОП-транзисторы выбраны для низкого Rdson (по сопротивлению), поэтому минимум энергии рассеивается в МОП-транзисторе.

Помимо повышения эффективности, вероятно, наиболее важной причиной наличия «синхронизирующего» MOSFET является то, что коммутатор не будет переходить в прерывистый (пакетный) режим почти так же часто. Пакетный режим происходит на легких нагрузках, потому что минимальная энергия за цикл, которая может передаваться, выше, чем требует нагрузка.

Это часто происходит при переменных нагрузках или при максимальных входных напряжениях питания. Это вызывает значительно большее пульсирующее напряжение на выходе. Несинхронная коммутационная цепь будет иметь минимальный рабочий цикл в непрерывном режиме перед переходом в прерывистый режим - нет выбора - она ​​не может поддерживать избыточную подачу энергии на нагрузку, или выходное напряжение значительно возрастет.

В схеме синхронного переключения из-за того, что избыточная энергия может быть удалена из выходного конденсатора в течение полного периода времени, в течение которого последовательный MOSFET выключен, синхронной цепи нет необходимости переходить в прерывистую работу. Некоторые устройства дают вам возможность переходить в прерывистый режим, потому что может быть некоторая экономия энергии при небольших нагрузках, но это функция, управляемая клиентом / поставщиком.

Это означает, что пиковое выходное пульсирующее напряжение почти гарантированно будет значительно меньше при использовании синхронной топологии почти в каждом приложении. Это в сочетании с эффективностью в 95% регионе (например, регуляторов доллара) делает его топологией выбора сегодня.