近期,發起了兩次問題投票活動,同學們踴躍參加,這里首先感謝下各位的積極配合。我們先來看下投票的情況,再來分析問題。
問題1投票情況
問題1:如下圖所示,Buck電路的SW節點振鈴是由LC諧振產生,問這里提到的“L”主要貢獻者是誰?
53%的同學選擇了B:寄生電感Lp(含PCB和器件的分布電感);
27%的同學選擇了C:功率電感L+寄生電感Lp,兩者都是;
9.2%的同學選擇了A:功率電感L;
剩下的同學吃瓜。
可以看出選B和C的同學,加起來占80%。B和C都有寄生電感Lp,說明80%的同學認為Lp有參與,糾結點就在于功率電感L到底有沒有參與。相對應,有不到10%的同學認為只有L做貢獻,沒有Lp。
問題1的答案和解析
那答案到底是什么呢?答案應該是B。
分析這個問題,尤其要關注振鈴出現的位置、時刻和所在回路。因為在Buck電源中出現振鈴的位置有多種可能,如果處理不好,在驅動回路和功率回路都可以出現振鈴。
通過波形分析,問題1中的振鈴是功率回路,而且是發生CCM模式下,在下管關斷,上管導通這段時間內,更精準的說法是下管關斷,上管剛剛導通這個狀態切換的瞬時時段,通常只有幾ns。
出現振鈴時,發生了LC諧振,是肯定的,必然有電感的參與。而問題1的重點就在于誰是主要貢獻者。通過波形來看,振鈴的振蕩頻率很高,通常在100~400MHz,上圖示例在151MHz左右。在這幾個ns時間內,上下開關管可以完成切換動作,電壓可以完成從低到高的變化;但電感電流不能突變,功率電感L中的電流根本來不及變化。所以,V=Ldi/dt中的L,我們可以認為功率電感L沒有參與。
那么,這里振鈴的主要貢獻者是誰呢?寄生電感Lp。如上圖,帶寄生參數的Buck電路模型,我們可以看到PCB走線有寄生電感LPB1、LPB2,LPB3、LPB,器件也存在寄生電感,這些綜合起來組成了回路中的寄生電感Lp。
那LC諧振中的C呢,又是誰?如果是同步Buck,C就是MOS管的Coss;如果是異步Buck,C就是續流二極管的結電容。
如此,在本電路模型中,由寄生電感Lp和Coss共同形成了LC諧振,產生了SW節點上的高頻振鈴。所以,問題1的答案就是B。
這里重點說明下該振鈴的影響。此處振鈴頻率很高,會引入EMI問題,同時會給MOS管一定的電氣應力,需要注意。
《Buck電源的SW振鈴危害、產生原因、如何抑制及仿真驗證》
問題2的投票情況
43.4%的同學選擇了B:寄生電感Lp(含PCB和器件的分布電感);
31.6%的同學選擇了C:功率電感L+寄生電感Lp,兩者都是;
15.5%的同學選擇了A:功率電感L;
剩下的同學吃瓜。
從投票比例上看,可以看出選B和C的同學,加起來占75%,占了3/4。而選擇A的同學僅有15.5%。這個結果有些出乎意料。
問題2的答案和解析
先說下答案,Buck電源DCM模式下,SW節點發生LC諧振產生振鈴,此時SW振鈴的電感主要貢獻者是功率電感L,問題2的答案應該是A。
題目中提到幾個關鍵詞DCM、LC諧振、振鈴、主要。我想這4個關鍵詞拿掉任何一個,問題可能就會被挑戰。比如“主要”,如果把這個詞拿掉,題目答案可能就變成了C,但無論如何,答案都不會是投票占比43.4%的B。
審核編輯:黃飛
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原文標題:CCM和DCM模式下SW節點振鈴的原因解析
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