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  • 開關(guān)電源SW節(jié)點(diǎn)振蕩與電壓尖峰解析
    • 發(fā)布時間:2023-03-31 15:52:31
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    開關(guān)電源SW節(jié)點(diǎn)振蕩與電壓尖峰解析
    開關(guān)電源SW節(jié)點(diǎn)振蕩
    開關(guān)電源 SW節(jié)點(diǎn)
    輸入回路
    輸入回路很多人都是按照傳統(tǒng)的RLC串聯(lián)諧振電路來分析(如上圖),這個模型是不太合適的, 開關(guān)節(jié)點(diǎn)并不是常說的RLC串聯(lián)諧振電路 而是一個帶負(fù)載的二階系統(tǒng),
    之所以有振蕩是因?yàn)樯舷鹿艿拈_通關(guān)斷過程都有一定的時間,在這個時間內(nèi)管子是一個動態(tài)的可變電阻, 也就是這個電阻和引腳的寄生電感,下管的寄生電容組成的二階系統(tǒng)引起的振蕩。
    二階系統(tǒng)導(dǎo)致振蕩的原因就是阻尼比不合適,有人會說下管即將打開瞬間下管電阻很大,阻尼比豈不是很小,超調(diào)量豈不是很大,其實(shí)并不是,因?yàn)锽UCK電源后面是一個LC,后面其實(shí)可以看作一個有占空比決定的動態(tài)負(fù)載,這個負(fù)載是負(fù)阻性的,其與下管的瞬態(tài)電阻共同作用來決定阻尼比的大小。
    所以要避免振蕩的關(guān)鍵就是增加阻尼比,增加阻尼比并不容易,因?yàn)殚_關(guān)電源生產(chǎn)好后其寄生參數(shù)是固定的,所以通常我們會在SW節(jié)點(diǎn)增加RC電路來調(diào)節(jié)這個最優(yōu)阻尼比,具體怎么選擇RC也可以通過振蕩波形來算出一個大致值的值,再通過微調(diào)得到最優(yōu)值。
    這里補(bǔ)充一點(diǎn),導(dǎo)致SW節(jié)點(diǎn)振蕩的原因并不一定只是輸入回路,電源輸入引腳以外的干擾信號也會導(dǎo)致SW節(jié)點(diǎn)的振鈴產(chǎn)生,譬如輸入電容選擇的不合適,尤其是BUCK,上管導(dǎo)通瞬間其上本身就有振蕩源的存在,進(jìn)入芯片后這個振蕩源會被放大,導(dǎo)致SW節(jié)點(diǎn)處有振蕩存在。
    開關(guān)電源BUCK電路SW節(jié)點(diǎn)電壓尖峰產(chǎn)生原因
    如下,為典型BUCK電路等效電路圖:
    開關(guān)電源 SW節(jié)點(diǎn)
    在主功率開關(guān)管Q1由關(guān)態(tài)進(jìn)入開態(tài)時,Q1導(dǎo)通瞬間,正在導(dǎo)通的VD突然被加上反向電壓,在瞬間會產(chǎn)生非常大的反向恢復(fù)電流,即從SW到GND會產(chǎn)生很大的di/dt,通過計(jì)生電感L2會產(chǎn)生很高的電壓幅值(在SW節(jié)點(diǎn))。
    且,之后L1、L2與VD反向恢復(fù)時的等效電容C產(chǎn)生諧振,進(jìn)而引發(fā)更高的電壓尖峰,且伴隨著振鈴現(xiàn)象。
    NOTE:本質(zhì)上是因?yàn)?.寄生L和C(儲能元件)的特點(diǎn);2.體二極管正向續(xù)流階段突然加上反向電壓導(dǎo)致。
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