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  • 開關電源SW節點振蕩與電壓尖峰解析
    • 發布時間:2023-03-31 15:52:31
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    開關電源SW節點振蕩與電壓尖峰解析
    開關電源SW節點振蕩
    開關電源 SW節點
    輸入回路
    輸入回路很多人都是按照傳統的RLC串聯諧振電路來分析(如上圖),這個模型是不太合適的, 開關節點并不是常說的RLC串聯諧振電路 而是一個帶負載的二階系統,
    之所以有振蕩是因為上下管的開通關斷過程都有一定的時間,在這個時間內管子是一個動態的可變電阻, 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引起的振蕩。
    二階系統導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,超調量豈不是很大,其實并不是,因為BUCK電源后面是一個LC,后面其實可以看作一個有占空比決定的動態負載,這個負載是負阻性的,其與下管的瞬態電阻共同作用來決定阻尼比的大小。
    所以要避免振蕩的關鍵就是增加阻尼比,增加阻尼比并不容易,因為開關電源生產好后其寄生參數是固定的,所以通常我們會在SW節點增加RC電路來調節這個最優阻尼比,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,再通過微調得到最優值。
    這里補充一點,導致SW節點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致SW節點的振鈴產生,譬如輸入電容選擇的不合適,尤其是BUCK,上管導通瞬間其上本身就有振蕩源的存在,進入芯片后這個振蕩源會被放大,導致SW節點處有振蕩存在。
    開關電源BUCK電路SW節點電壓尖峰產生原因
    如下,為典型BUCK電路等效電路圖:
    開關電源 SW節點
    在主功率開關管Q1由關態進入開態時,Q1導通瞬間,正在導通的VD突然被加上反向電壓,在瞬間會產生非常大的反向恢復電流,即從SW到GND會產生很大的di/dt,通過計生電感L2會產生很高的電壓幅值(在SW節點)。
    且,之后L1、L2與VD反向恢復時的等效電容C產生諧振,進而引發更高的電壓尖峰,且伴隨著振鈴現象。
    NOTE:本質上是因為1.寄生L和C(儲能元件)的特點;2.體二極管正向續流階段突然加上反向電壓導致。
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