Quel est le but d'utiliser un MOSFET au lieu d'une diode de roue libre dans la topologie Buck?

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Je vois généralement des modèles de circuits Buck dans lesquels un MOSFET est utilisé à la place d'une diode de roue libre. Ce que je comprends de la topologie Buck, c'est que lorsque le MOSFET supérieur est éteint, peu importe si le MOSFET inférieur est allumé ou éteint, car le courant ira de la terre à l'inductance à travers la diode du corps.

Alors, pourquoi utilisent-ils ce deuxième MOSFET? Un MOSFET est généralement plus cher qu'une diode, n'est-ce pas? N'est-ce pas exagéré? Ou cela améliore-t-il le circuit d'une manière ou d'une autre?

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

Les diodes à polarisation directe ne sont pas parfaitement conductrices; il y a une chute de tension de 0,7 V (0,3 V pour Schottky) entre eux. À des courants élevés, cela entraîne une dissipation de puissance élevée à travers la diode. Les diodes à courant élevé peuvent également avoir un temps de récupération plus long.

Lorsque le MOSFET inférieur est activé, le courant le traverse plutôt que la diode du corps. Les MOSFET sont sélectionnés pour un faible Rdson (sur résistance), de sorte que le minimum d'énergie est dissipé dans le MOSFET.

Hormis une amélioration de l'efficacité, la raison probablement la plus importante d'avoir un MOSFET de "synchronisation" est que le commutateur ne passera pas en mode discontinu (rafale) presque aussi souvent. Le mode rafale se produit sur des charges légères car l'énergie minimale par cycle qui peut être transférée est supérieure aux demandes de charge.

Cela se produit souvent sur des charges variables ou lorsque les tensions d'alimentation entrantes sont au maximum. Cela provoque une tension d'ondulation nettement plus élevée sur la sortie. Un circuit de commutation non synchrone aura un rapport cyclique minimum en fonctionnement continu avant d'entrer en fonctionnement discontinu - il n'y a pas d'option - il ne peut pas continuer à fournir de l'énergie en excès à la charge ou la tension de sortie augmentera considérablement.

Dans un circuit de commutation synchrone, étant donné que l'excès d'énergie peut être retiré du condensateur de sortie pendant toute la période de temps pendant laquelle le MOSFET passe-série est éteint, il n'est pas nécessaire que le circuit synchrone passe en fonctionnement discontinu. Certains appareils vous donneront la possibilité de passer en mode discontinu, car il peut y avoir des économies d'énergie sur les charges légères, mais c'est une fonction pilotée par le client / fournisseur.

Cela signifie que la tension d'ondulation de sortie crête à crête est presque garantie d'être significativement plus petite lors de l'utilisation d'une topologie synchrone dans presque toutes les applications. Ceci, associé à des efficacités dans la région de 95% (régulateurs abaisseurs par exemple), en fait la topologie de choix aujourd'hui.