從0到1設計BUCK(6) | 非同步BUCK降壓電路續(xù)流二極管選型準則

01、背景簡述 /

圖 0.1 非同步BUCK轉換器拓撲

圖 0.1所示，是非同步BUCK轉換器拓撲，已經內置了高邊開關管，關鍵的外圍元件包括功率電感、續(xù)流二極管、輸出電容和輸入電容。

因為是非同步BUCK轉換器芯片，TPS54561DPRT僅在芯片內部集成了高邊開關管MOSFET，需要在SW 引腳和 GND 之間安裝一個續(xù)流二極管，作為高邊開關管MOSFET關斷時功率電感的續(xù)流路徑。

02、續(xù)流二極管選型準則 /

續(xù)流二極管選型，“必須”“至少”滿足以下(1)(2)兩個硬性準則，(3)(4)兩個優(yōu)化準則：

(1)?續(xù)流二極管的反向工作電壓VRRM必須等于或大于最大輸入電壓VIN(max)。

(2)?續(xù)流二極管的正向導通電流IF(AV)不小于Iout(max)*(1-D) ，D是降壓電路的占空比，Iout(max)是降壓電路能夠支持的最大負載電流。更加嚴格的續(xù)流二極管過流能力選擇，可以選擇大于等于電感上的峰值電流 IOUT+(ΔIL)/2 。

(3)?正向導通壓降VF越小，該參數(shù)引起的功率損耗越小，電源效率越高，越好。

(4)?從導通狀態(tài)到關斷狀態(tài)的切換速度越快（反向恢復時間trr越?。?，反向恢復損耗越小，電源效率越高，越好。

綜上所述，肖特基二極管（Schottky Barrier Diode, SBD），因具有較小的正向導通壓降和較快的反向恢復時間（通常為幾十納秒甚至幾納秒），是續(xù)流二極管較為理想的選擇，能夠降低續(xù)流二極管上的功率損耗。

03、續(xù)流二極管選型實例 /

參考[?從0到1設計BUCK(2) | 為什么要設計電路？電源工程師必知的電路設計第一步！?]，在此設計實例中，最大輸入電壓為60V，輸出電壓為5V，最大負載電流為5A。我們選擇反向工作電壓為60V、正向導通電流大于5A的肖特基二極管。

圖 0.2所示，Diodes Inc. PDS760-13(Diode, Schottky, 60V, 7A, PowerDI5)肖特基二極管的反向工作電壓為60V，平均整流電流為7A，在正向導通電流為5.0A時的最大正向導通壓降為0.52V，是較為合適的選擇之一。

圖 0.2 PDS760-13肖特基二極管的電氣參數(shù)

這里需要知道的是，此例中在輸入電壓為典型值12V時，占空比為典型值5/12，續(xù)流二極管的平均電流為5.0A*(1-5/12)=2.917A。

在輸入電壓有最大值60V時，占空比最小值為5/60，續(xù)流二極管上流過的最大平均電流為5.0A*(1-5/60)=4.583A。

所以，理論上，選擇反向工作電壓為60V、正向導通電流為5A的肖特基二極管，如PDS560-13（Working Peak Reverse Voltage 60V, Average Rectified Current 5A），也是可以的。

圖 0.3 TPS54561DPRT電路設計實例

圖 0.3所示，TPS54561DPRT電路設計實例中D1 PDS760-13(Diode, Schottky, 60V, 7A, PowerDI5)就是我們選型完成的續(xù)流二極管。

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