同步BUCK降压变换器源极寄生电感对开关性能影响

原创 松哥电源 2020-12-04 18:42




同步BUCK降压变化器是非常经典的一种电源结构,其上、下管分别于工作在不同的状态,其中,上管工作在主开关状态,漏极的电流由漏极D流向源极S;下管工作在同步整流状态,漏极的电流由源极S流向漏极D。因为上、下管工作的状态不同,所以,它们的开关特性也不相同。


通常,上管为硬开关工作状态,具有导通损耗和开关损耗;管为软开关工作状态,只有导通损耗,但是由于下管的寄生二极管在死区时间内会导通续流,因此,下管的寄生二极管在死区时间内具有导通损耗,同时具有二级管的反向恢复损耗。

 

功率MOSFET的寄生参数模型如图1所示,其中,G、D、S分别为封装好的器件外部的栅极、漏极和源极,G1、S1分别为内部器件的栅极、源极,LD为漏极的封装电感,LS为源极的封装电感,LG为栅极的封装电感,RG为内部的栅极电阻总和。


图1:功率MOSFET的寄生参数模型


 

电感中流过变化的电流时,其产生的感应电动势会抑制这种电流的变化。如图2左边所示,电感中流过的电流从A到B随时间变大,那么产生的感应电动势抑制电流从A到B的变大,感应电动势对应的方向为:上正下负。同样,若电感电流随时间降低,感应电动势对应的方向为:上


图2:电感的感应电动势


源极的封装电感LS同时在主功率回路和栅极的驱动回路中,上、下管由于漏极的电流方向不同,那么,LS对于开关特性的影响也不同,下面分别进行分析。

 

1、上管源极寄生电感对开关性能的影响

 

上管工作于主开关状态,漏极的电流由漏极D流向源极S,上管在开通的过程中,ID的电流从0开始增加,LS的电流也是从0开始增加,LS感应电动势VLS阻止其电流的增加感应电动势VLS方向为:上正下负


图3:上管源极寄生电感的开通特性及波形


VGS=VG1S1+VLS+VRG+VLG

其中,VGS:外加的G、S电压;

VG1S1:内部实际的G1、S1的电压

VRG:栅极驱动电阻的电压

VLG:栅极寄生电感的电压。


VG1S=VG1S1+VLS

 

因此,最内部VG1S1的电压低于VG1SVG1S1<VG1S,相当于源极封装电感LS感应电压降低Ciss的充电速度,也就是降低上管的实际开通速度,上管的开通时间变长,实际开通速度变慢,开通损耗增大。


同样,在关断的过程中,在LS上的感应电动势VLS的方向为:上内部VG1S1的电压高于VG1S:VG1S1>VGSLS感应电致上管的实际关断速度变慢,关断时间变长,关断损耗增大。



图4:上管源极寄生电感的关断特性


 

2、下管源极寄生电感对开关性能的影响

 

下管工作于同步状态,漏极的电流由源极S流向漏极D。上管关断后,下管在开通的过程中,ID的电流从0开始增加流过寄生的二极管,LS的电流也是从0开始增加,LS感应电动势VLS阻止其电流的增加在LS上的感应电动势VLS的方向为:上负下正。


VG1S=VG1S1-VLS



LS的电流增加到输出电流IO之前,开通下管,最内部VG1S1的电压高于VG1S:VG1S1>VG1S,相当于下管实际的开通速度变快,开通时间变短,寄生二极管导通时间变短,二极管导通损耗降低。只要在二极管增加到输出电感电流IO之前,开通下管,LS就有加速下管开通的作用。



图5:下管源极寄生电感的开通特性



如果二极管电流增加到输出电感电流IO之后、也就是二极管完全完成换流之后,再开通下管,LS电流基本上保持不变,LS感应电动势VLS为0,LS对下管的开通速度基本上没有影响。

 

相应的,下管在关断的过程中,在死区时间内,电流从沟道转移到寄生二级管,LS的电流维持不变,在这个时间段,对下管的关断速度几乎没有影响。如果下管关断的速度特别慢,在二极管的电流增加到等于输出的电感电流之前,上管开始开通,上管电流增加,下管电流减小,这时,下管的LS感应电压VLS上正下负压,导致VG1S1的电压突然降低,加速开断,从而减小上、下管的短路直通。


下管的LS感应电压VLS会随着负载电流的变化而变化。上、下管同时开通工作在短路直通状态,控制不好发生严重的短路直通,系统会有损坏的威胁,大多系统不会工作在这种方式。

 

实际的应用,除了封装电感LS,源极主功率回路的PCB的寄生电感LS-ex具有和LS同样作用,影响开关特性,因此,封装电感LS和源极主功率回路的PCB的寄生电感LS-ex之和,统称为:common source inductance。

松哥电源 松哥电源,致力于提供一个电力电子及电源系统设计与交流的空间,聚集背景相类、价值观相同的电子工程师的智慧,探讨理论,关注细节,评说经验,分享电力电子及电源系统设计的快乐。
评论
  • 遇到部分串口工具不支持1500000波特率,这时候就需要进行修改,本文以触觉智能RK3562开发板修改系统波特率为115200为例,介绍瑞芯微方案主板Linux修改系统串口波特率教程。温馨提示:瑞芯微方案主板/开发板串口波特率只支持115200或1500000。修改Loader打印波特率查看对应芯片的MINIALL.ini确定要修改的bin文件#查看对应芯片的MINIALL.ini cat rkbin/RKBOOT/RK3562MINIALL.ini修改uart baudrate参数修改以下目
    Industio_触觉智能 2024-12-03 11:28 66浏览
  • 最近几年,新能源汽车愈发受到消费者的青睐,其销量也是一路走高。据中汽协公布的数据显示,2024年10月,新能源汽车产销分别完成146.3万辆和143万辆,同比分别增长48%和49.6%。而结合各家新能源车企所公布的销量数据来看,比亚迪再度夺得了销冠宝座,其10月新能源汽车销量达到了502657辆,同比增长66.53%。众所周知,比亚迪是新能源汽车领域的重要参与者,其一举一动向来为外界所关注。日前,比亚迪汽车旗下品牌方程豹汽车推出了新车方程豹豹8,该款车型一上市就迅速吸引了消费者的目光,成为SUV
    刘旷 2024-12-02 09:32 107浏览
  • 作为优秀工程师的你,已身经百战、阅板无数!请先醒醒,新的项目来了,这是一个既要、又要、还要的产品需求,ARM核心板中一个处理器怎么能实现这么丰富的外围接口?踌躇之际,你偶阅此文。于是,“潘多拉”的魔盒打开了!没错,USB资源就是你打开新世界得钥匙,它能做哪些扩展呢?1.1  USB扩网口通用ARM处理器大多带两路网口,如果项目中有多路网路接口的需求,一般会选择在主板外部加交换机/路由器。当然,出于成本考虑,也可以将Switch芯片集成到ARM核心板或底板上,如KSZ9897、
    万象奥科 2024-12-03 10:24 53浏览
  • RDDI-DAP错误通常与调试接口相关,特别是在使用CMSIS-DAP协议进行嵌入式系统开发时。以下是一些可能的原因和解决方法: 1. 硬件连接问题:     检查调试器(如ST-Link)与目标板之间的连接是否牢固。     确保所有必要的引脚都已正确连接,没有松动或短路。 2. 电源问题:     确保目标板和调试器都有足够的电源供应。     检查电源电压是否符合目标板的规格要求。 3. 固件问题: &n
    丙丁先生 2024-12-01 17:37 91浏览
  • 11-29学习笔记11-29学习笔记习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-02 23:58 59浏览
  •         温度传感器的精度受哪些因素影响,要先看所用的温度传感器输出哪种信号,不同信号输出的温度传感器影响精度的因素也不同。        现在常用的温度传感器输出信号有以下几种:电阻信号、电流信号、电压信号、数字信号等。以输出电阻信号的温度传感器为例,还细分为正温度系数温度传感器和负温度系数温度传感器,常用的铂电阻PT100/1000温度传感器就是正温度系数,就是说随着温度的升高,输出的电阻值会增大。对于输出
    锦正茂科技 2024-12-03 11:50 97浏览
  • 当前,智能汽车产业迎来重大变局,随着人工智能、5G、大数据等新一代信息技术的迅猛发展,智能网联汽车正呈现强劲发展势头。11月26日,在2024紫光展锐全球合作伙伴大会汽车电子生态论坛上,紫光展锐与上汽海外出行联合发布搭载紫光展锐A7870的上汽海外MG量产车型,并发布A7710系列UWB数字钥匙解决方案平台,可应用于数字钥匙、活体检测、脚踢雷达、自动泊车等多种智能汽车场景。 联合发布量产车型,推动汽车智能化出海紫光展锐与上汽海外出行达成战略合作,联合发布搭载紫光展锐A7870的量产车型
    紫光展锐 2024-12-03 11:38 89浏览
  • 概述 说明(三)探讨的是比较器一般带有滞回(Hysteresis)功能,为了解决输入信号转换速率不够的问题。前文还提到,即便使能滞回(Hysteresis)功能,还是无法解决SiPM读出测试系统需要解决的问题。本文在说明(三)的基础上,继续探讨为SiPM读出测试系统寻求合适的模拟脉冲检出方案。前四代SiPM使用的高速比较器指标缺陷 由于前端模拟信号属于典型的指数脉冲,所以下降沿转换速率(Slew Rate)过慢,导致比较器检出出现不必要的问题。尽管比较器可以使能滞回(Hysteresis)模块功
    coyoo 2024-12-03 12:20 86浏览
  • 光伏逆变器是一种高效的能量转换设备,它能够将光伏太阳能板(PV)产生的不稳定的直流电压转换成与市电频率同步的交流电。这种转换后的电能不仅可以回馈至商用输电网络,还能供独立电网系统使用。光伏逆变器在商业光伏储能电站和家庭独立储能系统等应用领域中得到了广泛的应用。光耦合器,以其高速信号传输、出色的共模抑制比以及单向信号传输和光电隔离的特性,在光伏逆变器中扮演着至关重要的角色。它确保了系统的安全隔离、干扰的有效隔离以及通信信号的精准传输。光耦合器的使用不仅提高了系统的稳定性和安全性,而且由于其低功耗的
    晶台光耦 2024-12-02 10:40 118浏览
  • 戴上XR眼镜去“追龙”是种什么体验?2024年11月30日,由上海自然博物馆(上海科技馆分馆)与三湘印象联合出品、三湘印象旗下观印象艺术发展有限公司(下简称“观印象”)承制的《又见恐龙》XR嘉年华在上海自然博物馆重磅开幕。该体验项目将于12月1日正式对公众开放,持续至2025年3月30日。双向奔赴,恐龙IP撞上元宇宙不久前,上海市经济和信息化委员会等部门联合印发了《上海市超高清视听产业发展行动方案》,特别提到“支持博物馆、主题乐园等场所推动超高清视听技术应用,丰富线下文旅消费体验”。作为上海自然
    电子与消费 2024-11-30 22:03 93浏览
我要评论
2
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦