通常情況下對于愛倒騰的小伙伴肯定知道在PC電源的上通常會提到“同步整流”和“肖特基整流”兩個結(jié)構(gòu),而這兩個整流結(jié)構(gòu)也是目前PC電源的主流,而且用“平分秋色”來形容他們的市場份額也是非常恰當(dāng)?shù)?。只是我們仔細觀察的話,就會發(fā)現(xiàn)肖特基整流常見于入門級產(chǎn)品,而同步整流則常見于中高端產(chǎn)品,兩者的定位早已確定,儼然已是PC電源的身份象征。但不知道大家有沒有想過,為什么它們能有如此明確的定位區(qū)分呢?
電源+12V輸出的整流電路(上圖為ROG Strix 750W電源)
肖特基整流和同步整流一般位于PC電源的低壓側(cè),也就是我們常說的二次側(cè),其中肖特基整流除了+12V使用外,也會用在+5V和+3.3V輸出上,當(dāng)然也有+12V使用肖特基整流而+5V與+3.3V通過DC-DC從+12V轉(zhuǎn)出的產(chǎn)品;而同步整流則多數(shù)應(yīng)用在+12V上,基本上都是搭配DC-DC實現(xiàn)+5V和+3.3V的輸出,但甚少有+12V使用同步整流、+5V與+3.3V使用肖特基整流的產(chǎn)品,因為這種結(jié)構(gòu)無論是性能還是成本都沒有優(yōu)勢,堪稱是一種“奇葩組合”。
因此當(dāng)我們提到電源采用的是同步整流還是肖特基整流時,多數(shù)情況下都是指代+12V輸出的低壓整流方式。而+12V在今天已經(jīng)是PC電源的輸出大頭,往往能占據(jù)輸出功率80%甚至更高的組成,所以同步整流和肖特基整流的優(yōu)劣,對電源性能的表現(xiàn)起到了重要的決定性作用。
什么是肖特基整流?
肖特基二極管(上圖為技嘉P650B電源)
肖特基二極管是以其發(fā)明者肖特基博士(Schottky)命名,全稱為Schottky Barrier Diode,即肖特基勢壘二極管,簡稱SBD,是一種低功耗的超高速半導(dǎo)體器件。其使用方法與快速恢復(fù)二極管有些類似,但兩者的特性有明顯的差異,快速恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時間一般在50微秒左右,而肖特基二極管的反向恢復(fù)時間更短,可以達到納秒級,而且正向?qū)ǖ膲航蹈?,不過其相比快速恢復(fù)二極管在耐壓值和漏電流上有所不如,因此肖特基二極管常用于高頻、低壓、大電流的場合中,例如PC電源就是一個很好的應(yīng)用場合。
肖特基整流電路原理簡圖
使用肖特基二極管進行整流的優(yōu)勢是電路結(jié)構(gòu)比較簡單,而且轉(zhuǎn)換效率還算不錯,普遍可以達到80%以上,因此入門級的PC電源在二次側(cè)部分大都使用肖特基整流。肖特基整流電路的簡化圖如下所示,當(dāng)晶體管Q1導(dǎo)通時,電流不流向肖特基二極管D1,而晶體管Q2斷開時,正向電流則會流向D1, 由于二極管有單向?qū)ǖ奶匦?,因此只要晶體管Q1能實現(xiàn)導(dǎo)通和斷開的切換,就可以實現(xiàn)整個電路的整流輸出,而這部分的控制并不需要專門的驅(qū)動電路。
PFR40L60CT肖特基二極管的壓降曲線
從這個電路我們也可以看出,由于晶體管導(dǎo)通時的能量損耗極低,因此整個電路損耗大部分都是肖特基二極管的正向壓降帶來的。肖特基二極管的正向壓降并不是固定值,實際上會隨著通過電流的增加而增加,但并不是線性關(guān)系,具體的曲線會根據(jù)產(chǎn)品的不同而不同,例如上圖就是PFR40L60CT肖特基二極管的正向壓降曲線 ,可以看到其正向壓降在輸出電流10A時,基本都處于0.4V左右,這意味著其此時損耗的功率為0.4V*10A=4W。