原创 器件寄生电容对高速输出电路占空比的影响

本文主要针对分立方案高速输出电路，由于MOS管、稳压管、PCB布局布线都存在一些寄生电容，这些寄生电容都会影响高速输出电路的占空比，所以本文对这些寄生电容的影响进行简单说明。

测试工况：

电压：24V，负载类型：阻性负载2K，输出频率：200Khz，要求占空比45%~55%；

电路拓扑如下图所示：

图1

寄生电容分布情况：如下图所示，MOS管寄生电容为Cgd、Cgs、Cds，稳压管寄生电容为Cd；

图2

而MOS管手册常见的参数如下图所示为Ciss、Coss、Crss（为啥是这些参数，而不改成Cgs、Cgd、Cds？1、方便测试对比；2、与开关行为直接关联，Ciss对应驱动电流需求，Coss对应关断时的能量损耗，Crss对应米勒平台）；其简单转换关系：Crss=Cgd，Ciss=Cgs+Cgd，Coss=Cds+Cgd

图3

通过外部手段模拟不同寄生电容大小进行实验测试发现:

1、Cgs需小于950pF，同时Coss+Cd需小于230pF，才能满足占空比要求；

2、Coss+Cd对占空比的影响较大约(1%-2%)/100pF，Cgs对占空比影响较小约(1%-2%)/660pF；

3、通过相同器件测试不同通道占空比发现占空比变化和器件相关，和通道走线关系不大（因为通道走线寄生电容较小影响也较小）；

4、对比TVS和稳压管在开关直流接触器时，TVS的动作更快，过冲电压低，但能量吸收时间更长；稳压管的动作慢，过冲电压高，但能量吸收时间短（因为稳压管动作时阻抗降低，能快速释放能量）。

图4 TVS测试波形

图5 稳压管测试波形

结论：

1、在高速分立输出电路中选型MOS和稳压管（或TVS）时需优先选择Coss+Cd小的（注意Cgs不能太大，部分MOS管手册Coss较小，但Cgs有2000多pF）；

2、功率越大的稳压管（或TVS）其结电容越大，所以在更换大功率防护器件时需评估对高速输出占空比的影响。

3、在选择稳压管时需测试考虑MOS的Vds