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凡亿专栏 | 开关电源电路出现瞬态振铃现象咋搞?
开关电源电路出现瞬态振铃现象咋搞?
瞬态振铃是开关电源电路中高频开关动作引起的电压或电流振荡,通常是由寄生电感和电容引起的,这种现象若是不解决,很容易导致后续无法正常运行,效率大大降低。必须及时解决。

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1、优化功率回路

将输入电容、MOSFET、输出电感和输出电容的走线长度控制在 10mm以内。

使用 2oz铜厚 的PCB,增加功率路径的载流能力。

在MOSFET的漏极和源极之间直接放置输入电容,减少回路面积。

2、添加缓冲电路

①RC缓冲器:

在MOSFET的漏极-源极之间并联 10Ω电阻 + 1nF电容,吸收高频振荡能量。

电阻功率选择 0.5W,电容耐压选择 2倍于工作电压。

②RCD缓冲器:

在变压器初级或开关节点添加 100Ω电阻 + 1nF电容 + 快恢复二极管,抑制电压尖峰。

二极管选择 UF4007,电容耐压选择 1.5倍于工作电压。

3、优化PCB布局

开关节点(MOSFET漏极-电感连接点)的铜箔面积控制在 5mm²以内。

在开关节点下方铺地,并通过 多个过孔 连接到内层地平面,减少寄生电感。

反馈信号走线远离开关节点至少 5mm,并用地线包围。

4、调整开关频率

如果开关频率为 500kHz,尝试降低至 300kHz,观察振铃是否减弱。

使用频率抖动功能(如TI的 UCC28950),将开关频率抖动范围设置为 ±5%。

5、优化栅极驱动

在MOSFET栅极串联 10Ω-22Ω 的电阻,减缓开关速度。

使用有源钳位电路,选择 TVS二极管(如 SMAJ15A),钳位电压设置为 1.2倍于工作电压。

6、优化输出滤波

在输出端并联 2个低ESR电解电容(如 100μF/25V)和 1个陶瓷电容(如 10μF/X7R)。

添加LC滤波器,电感选择 1μH,电容选择 10μF,截止频率设置为 开关频率的1/10。

7、选择合适器件

MOSFET选择 低Qg和低Coss 的型号(如 Infineon IPA60R380P6)。

二极管选择 快恢复二极管(如 STTH8S06D),反向恢复时间小于 35ns。

输入/输出电容选择 低ESR 的型号(如 Panasonic FM系列)。

8、仿真与测试

使用 LTspice 仿真电路,调整RC缓冲器和栅极驱动电阻,观察振铃幅度。

使用示波器(如 Keysight DSOX1102G)测量开关节点波形,确保振铃幅度小于 10%的开关电压。


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