解析开关电源中的振铃-KIA MOS管
什么是“振铃”？
在开关电源的应用电路中，我们测试MOS管或者二极管两端的电压，经常能够观测到其在开关状态下的“振铃”现象。
如下图，CH4为 某个BOOST电路二极管两端的电压，当MOS关闭的瞬间，二极管两端产生的严重的振铃现象。
振铃的害处
振铃信号一般频率较高，会对周围的器件产生EMI干扰，影响其他器件的正常工作，甚至烧毁器件。
因此，需要我们在设计电路的时候将振铃控制在一个合理的范围内。这里需要注意区分的是“振铃”还是“超调”，当开关电源出现负载突变，通过反馈回路对输出电压进行动态调节，此时可能会产生一些超调，但是该超调并不等同于回路上的振铃。
如下图所示，左图展示了高频的振铃叠加在输出电压上，而右图展示了由于电源自身的反馈回路引起的超调。
振铃是如何产生的？
我们知道，振荡一般是由于开关回路中的寄生参数引起的；
下图展示了BOOST关键回路中的寄生参数，寄生的电容电感和采样电阻构成了LCR串联谐振，环路越长寄生的电感也就越大；
寄生电容一般由半导体器件的结电容引起，MOS和二极管都存在这样的寄生电容，因此，寄生参数的水平也决定了开关器件工作频率的上限。
我们在设计电源的时候要尽量减小关键路径上的长度，同时要选用合适的开关器件。
问题的等效
这样我们可以把“振铃”问题等效成一个LCR串联谐振的问题，L主要存在于Layout的关键路劲中，C存在于开关器件的结电容，R主要为关键路径内的采样电阻。
我们知道存在三种阻尼状态过阻尼、欠阻尼和临界阻尼。我们最希望调节到的状态是稍微有一点点欠阻尼即可，这样兼顾了响应时间和稳定性。
其中：
最后，对振铃的抑制就是转化成对阻尼系数的调节。
如何控制“振铃”？
1、控制关键路径上的寄生参数通过合理的布局器件和Layout将环路的寄生参数降到最低。
2、采用寄生参数更小的器件。
3、提高采样电阻值，增大阻尼系数，该方法会增加采样电阻上的损耗。
4、增大驱动电阻，减缓开关器件的速度，该方法会增加开关管上的损耗。
5、通过RC-snubber 吸收电路减缓振铃，该方法会增加开关管上的损耗。
以上的几种方法需要根据电路的实际情况进行灵活应用，同时要评估对整机的效率以及散热的影响。
联系方式：邹先生
联系电话：0755-83888366-8022
手机：18123972950
QQ：2880195519
联系地址：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1
请搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号
请“关注”官方微信公众号:提供 MOS管 技术帮助
