电路震荡尖峰产生机理及解决方案

个人觉得凡是出现震荡的电压尖峰都是由于LC的衰减式来回充放电谐振引起的。理论永远和实际有差距，真实的电路中要时刻记得存在寄生电感、电容的影响（）。现在用一BUCK电路的续流二极管恢复过程进行分析： 电路处于CCM续流模式，二极管寄生电容的极性为下正上负0.7v，多数载流子聚集在二极管两端。电感两端电压为VC+VD,左负右正。 此时闭合K，二极管D加上了反偏电压，由于电容电压不能突变，且二极管正向导通时的多数载流子需要快速回到原来的地方，此时电容Cd相当于短路，先进行放电（即多数载流子归位）再进行正向充电至电池电压VCC，这个过程时间非常短，理论上理想的电容，理想的电池是可以瞬间把电容Cd的电压抬到电池电压VCC的，可由于回路的寄生电感和电池、电容的内阻和寄生电感使得该过程变缓了。现忽略回路的电阻，只分析寄生的电感。大家有没有发现，Cd在反向恢复放电的时候相当于一个变化（不断变小）的电压源，这个电压源和电池电压VCC一起串联在回路中，如此看来，回路的寄生电感（L=l1+l2+l7+l8+l5）中的电流变化率是最大Ipk1（其实把K的开关理想化了的，实际中K的开关需要时间，这个会对回路中的电流上升有一定的影响），随后，Cd的电压在不断变小（逐渐放电嘛），故电感的电流变化率也在变小，因为加在L上的电压在变小。然而电感有个特性就是抑制电流的变化，所以L上马上感应出反向电动势Vl（顺时针方向前正后负）来弥补VCd的减小，如果该电压足够大（即寄生的电感较大，储存的能量多，Cd未能吸收完）的话，将会在Cd正向放完电并反向充电至VCC后仍继续给Cd冲，这样就会在Cd上出现一个尖峰电压VCdpk1，这两个电流尖峰和电压尖峰不仅增加了器件的电压电流应力，使得上下桥臂误导通（后面会分析到），还引入了较严重的EMI问题。所以在PCB布局布线中，尽量较小输入输出回路，并使走线最短。 K导通，D反向恢复过程中的放电、充电过程 在VCd反偏电压上升到VC之前，L都在续流，只是电流下降了变慢了，因为加在其两端的电压VL=VC-VCd在减小，直至VCd大于VC，电感L在开始储能、给电容C充电、给负载提供能量。若BUCK电路处于DCM模式，则二极管D的反向恢复将在K关断期间进行，如下： DCM模式下的二极管反向恢复 当L续流电流IL到0后，L将被电容C方向充电，此时VCd为下正上负，回路电感为L=l4+l3+l7+l8+l6，所加最大电压为VC+VCd，产生最大电流Ipk2，之后的分析如上，在Cd上出现一个最大的震荡尖峰电压VCdpk2。等K开通稳定后，这个震荡的尖峰会慢慢震荡衰减，将能量转移到输出。 经过分析我们得出产生尖峰的根源：回路中的寄生电感和器件的自身寄生电容。那改善方案就出来了，在电路设计中在尖峰出现点处增加吸收电路（缩短尖峰电流回路，抑制尖峰电压），PCB布线尽量使得这些关键的地方走线尽量短，在选择器件时也该考虑到器件自身的一些特性。