电源设计小贴士35：同步整流还能给您带来最佳瞬态响应

图1是一个简单的同步降压转换器，用于演示输出电感中连续和非连续电流的负载瞬态响应。在低至空载的负载状态下，输出电感电流都一直保持连续，因为同步整流器允许电感电流在轻负载状态下反向流动。只需用一个二极管替换底部FET (Q2)，电路便可转为非连续。尽管本文介绍的是降压拓扑结构的区别，但您会注意到所有电源拓扑都有类似的响应。

图1:用于演示瞬态响应的简单降压转换器

图2显示了输出电流700 mA阶跃变化的两个瞬态负载响应。左边的线迹为连续情况，而右边的线迹则为非连续情况。在非连续情况下，瞬态响应比连续情况差了三倍多。同步FET用于强制连续运行。但是，也有一些获得较好瞬态响应的其他方法，包括预加载输出或者使用摆动电感等。摆动电感用于在低电流时增加电感。这个目标的实现，主要是通过两种磁心材料：低电流饱和高铁氧体，以及低电流不饱和粉末铁氧体。

图2:同步运行（左）具有最佳瞬态响应

非连续运行期间，瞬态响应较差的原因是环路特性急剧变化，如图3所示。左边的曲线显示了连续运行期间的环路增益。控制环路具有50 kHz的带宽，相补角为60度。右边的曲线为功率级转为非连续时的响应情况。功率级从连续运行期间的一对复极，变为非连续运行期间的一个单低频实极点。该极点的频率由输出电容器和负载电阻器决定。相比连续情况，您可以看到低频率下低频极点引起的相移过程。低频率下，增益急剧下降，原因是极点导致更低的交叉频率，从而降低了瞬态响应。

图3:大量环路增益在非连续运行（右边）中损失

总之，同步整流可提高效率，同时也能够极大地帮助瞬态负载调节。它为电源预加载提供了一种高效的方法。另外，相比摆动电感，它还拥有更加稳定的控制环路特性。它提高了传统降压转换器，以及所有其他能够使用同步整流的拓扑结构的动态性。

下次，我们将讨论非隔离式电源的共模噪声，敬请期待。

作者：Robert Kollman

德州仪器 (TI)