acdc交流直流 op07引脚图及其功能
BUCK降压变化器作为一种广泛应用的电源结构,其工作频率不断得到提升,从早先的低于100KHz,逐渐提高至200KHz、300KHz乃至更高的频率范围。这样的频率提升,虽有助于减小电源系统体积,但同时也带来了开关损耗增加的技术挑战。
功率MOSFET在持续优化其导通电阻和导通损耗的也在努力降低相应的寄生电容值,以降低开关损耗。这种高频高效的设计要求,也促使功率MOSFET的内部结构和技术平台不断进步。
随着寄生电容的降低,BUCK变化器的上管开关速度日益加快。虽然开关速度的加快有助于进一步降低开关损耗,但同时也引发了以下问题:
(1)上管开通速度过快可能导致开关节点的电压尖峰过高,这会影响下管的长期工作可靠性。
(2)上管开通速度过快会使得开关节点的电压变化率(dV/dt)过大,这不仅会产生EMI问题,还可能在下管的栅极耦合感应出电压,导致下管误开通。
(3)上管关断速度过快则可能导致开关节点负压尖峰过高,这会对PWM IC驱动部分或驱动IC产生问题,例如输入信号逻辑错误或内部ESD等保护器件因过电流而损坏。这也可能使上管承受过压,影响其长期工作的可靠性。
开关节点作为上、下管及输出电感的连接点,在系统PCB板上占据着特定的区域,涉及上管源极S、下管漏极D、输出电感的管脚SW以及连接这些节点的PCB铜皮。
BUCK变换器的设计涉及诸多因素,包括开关节点的电压尖峰、电压变化率dV/dt、下管的栅极耦合感应电压以及上管的开通速度和下管寄生体二极管的反向恢复特性等。在实际设计过程中,需要综合考虑系统效率、开关节点电压的正负向过冲以及下管栅极耦合感应电压等因素,以实现这些因素的折衷平衡。
相关寄生元件的BUCK变化器原理图如图1所示。在主功率回路在PCB板上的表现中,存在各种寄生电感,如图1和图2中详细展示。
为了平衡这些设计因素,实际操作中通常会采取调整上管开关速度的措施。以下是几种常用的方法:
方法一:增加上管栅极外部串联驱动电阻(RG-H1)
此方同步减缓上管的开通和关断速度,从而增加开关损耗。尽管如此,这仍然是工程师们常用的策略。
方法二:调整上管自举驱动电路的外接串联电阻
在自举电路中串联一个电阻RB,可以降低上管的开通速度,同时不影响其关断速度和关断损耗。这种方式在高频BUCK变换器中尤为常见。
方法三:增加上管源极外部串联的PCB引线电感
通过巧妙地布置上管驱动回路的返回端,例如连接到输出电感的管脚或下管漏极D管脚,可以增加上管源极外部的PCB引线电感,进而减缓上管的开关速度。这种方法的好处是无需增加额外元件,就能明显降低开关节点的尖峰电压并减少元件数量。
具体的技术细节和实施方式,可参考先前发表的文章:《同步BUCK降压变换器源极寄生电感对开关性能的影响》。
通过这些技术和策略的应用,工程师们能够在满足系统效率要求的有效管理开关节点相关的各种问题,确保电源系统的稳定性和可靠性。