从0到1设计BUCK(6) | 非同步BUCK降压电路续流二极管选型准则

01、背景简述 /

图 0.1 非同步BUCK转换器拓扑

图 0.1所示，是非同步BUCK转换器拓扑，已经内置了高边开关管，关键的外围元件包括功率电感、续流二极管、输出电容和输入电容。

因为是非同步BUCK转换器芯片，TPS54561DPRT仅在芯片内部集成了高边开关管MOSFET，需要在SW 引脚和 GND 之间安装一个续流二极管，作为高边开关管MOSFET关断时功率电感的续流路径。

续流二极管选型，“必须”“至少”满足以下(1)(2)两个硬性准则，(3)(4)两个优化准则：

(1) 续流二极管的反向工作电压VRRM必须等于或大于最大输入电压VIN(max)。

(2) 续流二极管的正向导通电流IF(AV)不小于Iout(max)*(1-D) ，D是降压电路的占空比，Iout(max)是降压电路能够支持的最大负载电流。更加严格的续流二极管过流能力选择，可以选择大于等于电感上的峰值电流 IOUT+(ΔIL)/2 。

(3) 正向导通压降VF越小，该参数引起的功率损耗越小，电源效率越高，越好。

(4) 从导通状态到关断状态的切换速度越快（反向恢复时间trr越小），反向恢复损耗越小，电源效率越高，越好。

综上所述，肖特基二极管（Schottky Barrier Diode, SBD），因具有较小的正向导通压降和较快的反向恢复时间（通常为几十纳秒甚至几纳秒），是续流二极管较为理想的选择，能够降低续流二极管上的功率损耗。

参考[ 从0到1设计BUCK(2) | 为什么要设计电路？电源工程师必知的电路设计第一步！ ]，在此设计实例中，最大输入电压为60V，输出电压为5V，最大负载电流为5A。我们选择反向工作电压为60V、正向导通电流大于5A的肖特基二极管。

图 0.2所示，Diodes Inc. PDS760-13(Diode, Schottky, 60V, 7A, PowerDI5)肖特基二极管的反向工作电压为60V，平均整流电流为7A，在正向导通电流为5.0A时的最大正向导通压降为0.52V，是较为合适的选择之一。

图 0.2 PDS760-13肖特基二极管的电气参数

这里需要知道的是，此例中在输入电压为典型值12V时，占空比为典型值5/12，续流二极管的平均电流为5.0A*(1-5/12)=2.917A。

在输入电压有最大值60V时，占空比最小值为5/60，续流二极管上流过的最大平均电流为5.0A*(1-5/60)=4.583A。

所以，理论上，选择反向工作电压为60V、正向导通电流为5A的肖特基二极管，如PDS560-13（Working Peak Reverse Voltage 60V, Average Rectified Current 5A），也是可以的。

图 0.3 TPS54561DPRT电路设计实例

图 0.3所示，TPS54561DPRT电路设计实例中D1 PDS760-13(Diode, Schottky, 60V, 7A, PowerDI5)就是我们选型完成的续流二极管。

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