对于功率器件,有开关就有振铃,有振铃就有辐射。要降低辐射就可以从降低振铃幅度上想办法。
下面这个电路显示了DCDC-boost电路结构,电路包括由寄生电感和电容创建的升压变换器的关键回路,寄生部分标记为LPAR和CPAR。开关变换器的两个开关和电感器相交的节点称为开关节点。在开关节点上,寄生电感和电容相互作用并引起200兆赫兹+范围内的电压振荡是很常见的。如果这种振铃的振幅高于低侧开关的绝对最大额定电压,它可能会对开关造成破坏。这个问题可能很多工程师都遇到过。另外,由振铃产生的传导发射和/或电磁干扰(EMI)也会对附近的集成电路制造问题。
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下图展示一个开关节点上抓取的振铃波形。示波器用500M带宽,5ns/div时间去抓取,测试时候为了防止感应,探头地线也采用最短路径测试。测试板子是3.3V升压到5V的升压芯片。从抓取到的最高振铃来看,达到了9.76V,这个幅度很有可能击穿管子,造成芯片损坏。
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工程师从设计阶段,可以尽量的降低这种幅度的振铃。
例如(1)选择器件上选择寄生电容最小的芯片和外部二极管。
(2)画板时,电感的位置尽量靠近芯片的LX或者SW脚,从而降低寄生电感LPAR2和LPAR3.
(3)Cout电容尽量靠近肖特基二极管和PGND,这样能降低寄生电感LPAR4和LPAR5。Cout-byp电容尽量选择品质好的高频电容,容值在0.01-2.2uF之间,这个地方不用太吝啬,可以大小组合,位置越近越好。
(4)PCB布局画板,这个需要注意些
(5)外部预留RC Snubber电路,往往能够有效的吸收尖峰。就是上图紫红色部分电路。这个电路不但能有效降低EMI,还能防止部分芯片因为余量不足而导致的损坏。
文章上面那个冲击过高的尖峰,通过外部RC Snubber之后,效果如下:
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另外,RC Snubber电路同样适用于音频功放。
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