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2019.03.22 DC/DC

雜訊對策:緩衝電路、自舉電阻、閘極電阻

配置DC/DC轉換器的機板電路

本文是分兩次介紹雜訊對策的第二次介紹。本次要介紹的對策是通過增加降噪電路或增加零件來降低雜訊的三個方法。

增加緩衝電路

增加緩衝電路是降低雜訊的常用手法。本文中採用在輸出端增加緩衝電路,其實在輸入端也可以增加。在本例中,通過在開關節點增加RC,起到將開關引發的高頻振鈴引到GND的作用。

但是,增加緩衝電路會產生損耗。為了增加效果而提高電容的容值的話,電阻需要能夠額定其功率。下面為緩衝電路損耗的公式和計算示例。

損耗計算示例) 緩衝電阻10Ω、緩衝電容1000pF、輸入電壓12V、振盪頻率1MHz時的
電阻額定損耗

緩衝電路損耗  P = C ×V2 × fsw

1000pF × 122 × 1MHz = 0.144W ⇒ 電阻的額定功率需要在MCR18(3216):0.25W以上

在自舉電路插入電阻

在高側開關使用Nch MOSFET的IC中,有BOOT引腳(不同的IC其名稱可能不同)。它具有將輸出電壓供給自舉電路(多內建於IC中),並為高側MOSFET提供足夠的閘極驅動電壓的功能。由於BOOT引腳連接於開關節點,因此通過在這裡插入電阻,可減緩高側MOSFET導通時的上升速度,從而可抑制開關導通時的雜訊。缺點是開關時間變慢,使MOSFET的開關損耗會增加。

在高側MOSFET的閘極插入電阻

這是通過在高側MOSFET的閘極驅動器和閘極間插入電阻,來限制閘極電荷,使高側MOSFET的上升和下降平緩(俗話也稱“鈍化”等),從而降低ON/OFF時雜訊的方法。與在自舉電路增加電阻一樣,MOSFET的開關損耗會增大。但是,這種方法無法用於開關內建型IC。這是只適用於使用了開關外接型控制IC的結構中的方法。

下一篇文章將對PCB佈局相關內容進行總結。

重點:

・緩衝電路可減少開關的振鈴,但效果和損耗之間存在取捨(Trade-off)關係。

・自舉電路增加電阻可減少上升時的雜訊,但MOSFET的開關損耗會增加。

・在閘極插入電阻可降低上升和下降時的雜訊,但MOSFET的損耗會增加。另外,如果是MOSFET內建型的IC則無法插入電阻。

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