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图 4. 电路板电路中的寄生电容、寄生电感及开关
节点波形的振铃示意图
印刷电路板布线的电感量每1mm约 1nH左右。也就是说,
如果布线过长,则布线电感量将会增高。此外,开关用
MOSFET 的上升(t
r
)和下降(t
f
)时间一般为数 ns。因
寄生分量而产生的电压和电流可通过以下公式计算。
基本计算公式
I = C ×
V = L ×
例:开关电压=5V、C=1000pF
1000pF ×
=1A 10nH ×
= 2V
上式中假设布线长度约为 10mm,因此代入 10nH。看似
很短的距离,但可以看出电流越大产生的电压也越大。
此外,由公式可知,开关 MOSFET 的 t
r
和 t
f
越短,电流和
电压都越大。t
r
和 t
f
越快,转换损耗越低,效率越高,但更
容易产生振铃。
振铃的频段可按 f=1/时间来计算。假设 t
r
和 t
f
为 5ns,则
周期可认为是 10ns,频 段 为 100MHz,一般的开关频率多
为 500kHz~1MHz,因此将产生其 100~200 倍的高频(参
见图 5)。
图 5. 振铃频率随着 tr 变快而提高并更容易产生振铃的示例
下面来看图 4 所示的电路模型中的寄生分量会产生怎样的
电流。图 6 是高边 MOSFET 导通时的示意图。寄生电容
C
2
被充电,寄生电感 L
1
~L
5
积蓄能量,当开关节点的电压
等于 V
IN
时,积蓄于 L
1
~L
5
中的能量与 C
2
产生谐振,从而
产生较大的振铃。
图 6. 高边 MOSFET 导通时的电流路径和振铃
高边 MOSFET 导通时的寄生电感 L 中积蓄的能量 P
ON
和
谐振频率 f
ON
可通过以下公式进行计算。
P
=
× (L
+ L
+ L
+ L
+ L
) × I
f
=
××
(
)×
图 7 是高边 MOSFET 关断时的示意图。
图 7. 高边 MOSFET 关断时的电流路径和振铃
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