顾名思义，寄生电感是指寄生在电路板的PCB走线或其他元器件上的电感。一般来说，有导线的地方就会有寄生电感，比如PCB上的铜线、过孔，甚连芯片内部的bonding线上都会存在一定量的寄生电感，这些寄生电感的感量一般是从几nH到几十nH不等。
以LP6451同步Buck电路介绍寄生电感对电路的影响。
图1是LP6451的典型应用原理图，LP6451采用COT控制架构，支持最高18V的直流输入，可提供最大3A的负载电流，同时LP6451还集成了输入欠压保护，输出短路保护，过流保护，过温保护等功能，具有电气性能优异，安全性好等优点，是一款极具性价比的同步buck控制芯片。
图1：LP6451典型应用原理图
寄生电感对输入端的影响。在LP6451方案的输入端，会放置2颗陶瓷电容C2，C3对输入电压进行滤波，起到稳定输入电压的作用。在PCB板上，从电路输入端到电容C2和C3的两端是通过PCB上的走线来连接的，而这些走线实际上就是存在寄生电感的，我们通过仿真软件来看一下，在引入20nH的寄生电感L1后，电路上电时，在输入端会发生什么样的变化。
从图2的仿真结果来看，当蓝色的输入电压由0V升高到12V的时候，电容C1上的电压并不是升高到稳定的12V，而是变成了振荡的正弦波，而正弦波的峰值电压则达到了24V，是输入电压12V的2倍。如果这个电压超过了电路中的元件的最高耐压值，就会造成这些元件的损坏。
图2：仿真结果
这时，很多工程师可能就会提出疑问，为什么在实际的应用过程中，并不是每次都能看到输入电容上产生这种振荡呢？这是因为PCB板上的走线，除了引入了寄生电感外，也额外引入了电阻，而这个电阻对正弦振荡起到了阻尼衰减的作用。我们在之前的仿真电路的基础上额外加入了电阻R1，可以看出随着电阻R1阻值的增加，输入电容上的电压衰减速度变快，最高电压也迅速降低。
图3：新仿真结果
虽然在输入端由于寄生电感产生的电压振荡可以同时被寄生电阻缓解，但我们在设计电源时，仍要时刻注意上电瞬间输入电容上的电压波形，以防产生异常的高压，对输入电容后面的电路元件造成损坏。下期我们继续介绍寄生电感对BUCK电路中开关管的影响。
上期我们介绍了什么是寄生电感，以及寄生电感对输入端的影响，本期，我们来聊一下寄生电感对Buck电路中开关管的影响。
寄生电感对开关管的影响
LP6451内部集成了两个MOS管，构成同步Buck电路中所必须的上管和下管，同样由于PCB上的走线，Die与芯片引脚之间Bonding线都会带来寄生电感，我们在分析LP6451的MOS管应力时，就需要把这些寄生电感都考虑进来，而图1就是LP6451功率部分的实际等效电路图。
图1：LP6451实际应用等效图
其中，QH和QL分别为LP6451内部集成的Buck电路的上管和下管，而LG1和LG2为输入电容到芯片VIN和GND引脚之间的PCB走线所带来的寄生电感，LH1和LD1为LP6451的Bonding线带来的寄生电感，LH2和LD2则分别为上下管到引脚SW的寄生电感。在上下管开关切换的过程中，这些寄生电感所产生的感应电压都会对LP6451内部的MOS管带来额外的电压应力。
比如，当上管QH开始关断，下管QL开始导通时，流经上管QH的电流IH逐渐减少，流经下管QL的电流IL逐渐增加，此时，在寄生电感LG2和LD1上会产生左高右低的感应电压，寄生电感LD2上会产生下高上低的感应电压，如图7所示。此时，我们使用示波器探头去测量LP6451的引脚SW的波形，探头正端接LP6451的引脚SW，地线接输入电容的地线，就会发现SW的最低电压会比正常LD2体二极管导通时的电压-0.7V还要更低。如果将输入电容更加远离LP6451，那么寄生电感LG2则会变得更大，产生的感应电压也就越大，此时测试SW引脚的负压值就会越大。如图2所示，实测SW的电压最低可以达到-4V左右。
图2：下管开通时刻的感应电压
同样，当上管电流减小时，会使得寄生电感LG1和LH1产生左低右高的感应电压，LH2产生上低下高的感应电压，这些感应电压连同输入电压Vin会共同加在上管QH的漏极和源极之间，使得上管QH实际承受的电压要大于Buck电路的输入电压。如果这些寄生电感比较大的话，上管QH就会存在击穿的风险。
下期我们将介绍寄生电感与哪些因素有关，以及我们该如何降低寄生电感对电路的影响。
文章来源：微源半导体
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