バックトポロジでフリーホイールダイオードの代わりにMOSFETを使用する目的は何ですか？

（ソース）

私は通常、フリーホイールダイオードの代わりにMOSFETが使用されているバック回路モデルを見ます。バックトポロジから理解できるのは、上側のMOSFETがオフの場合、電流がグランドからボディダイオードを介してインダクタに流れるため、下側のMOSFETがオンかオフかは関係ありません。

それでは、なぜ彼らはこの2番目のMOSFETを使用するのでしょうか？一般に、MOSFETはダイオードよりも高価ですよね？これはやり過ぎではありませんか？それとも、何らかの形で回路を改善しますか？

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

順バイアスのダイオードは完全に導電性ではありません。0.7V（ショットキーでは0.3V）の電圧降下があります。大電流では、これによりダイオード全体の電力損失が大きくなります。大電流ダイオードも回復時間が長くなる場合があります。

下側のMOSFETがオンのとき、電流はボディダイオードではなくその下を流れます。MOSFETはRdson（オン抵抗）が低くなるように選択されているため、最小限のエネルギーがMOSFETで消費されます。

効率の改善とは別に、おそらく「同期」MOSFETを使用する最も重要な理由は、スイッチャーがほぼ同じ頻度で不連続（バースト）モードに移行しないことです。バーストモードは軽負荷で発生します。これは、転送可能なサイクルあたりの最小エネルギーが負荷要求よりも大きいためです。

これは、可変負荷または入力電源電圧が最大の場合に多く発生します。出力のリップル電圧が大幅に大きくなります。非同期スイッチング回路は、不連続動作に入る前に連続動作で最小デューティサイクルを持ちます-オプションがありません-負荷にエネルギーを供給し続けることができないか、出力電圧が大幅に増加します。

同期スイッチング回路では、直列パスMOSFETがオフの全期間にわたって出力コンデンサから余分なエネルギーを除去できるため、同期回路が不連続動作に入る必要はありません。一部のデバイスでは、軽負荷時のエネルギー節約が可能ですが、それは顧客/サプライヤー主導の機能であるため、不連続モードに入るオプションを提供します。

これは、ほぼすべてのアプリケーションで同期トポロジを使用する場合、ピークツーピーク出力リップル電圧が大幅に小さくなることがほぼ保証されることを意味します。これは、95％領域（降圧レギュレータなど）の効率と相まって、今日のトポロジーの選択になっています。