在电源的应用中,我想Buck Converter 应该是我们接触到最多的电源拓扑;也是我们理解其他电源拓扑的基础,那么我们在完成DC-DC Buck电源设计后,一般工程师们会比较关注其电压精度、带载的能力、电源效率;这几个常用参数,很少的去测试、关注SW处的波形,只有当出现问题或者进行EMC测试的时候,才去关注SW处的过冲、高频噪声这些问题。
那么下面介绍一下在DC-DC Buck电源设计时,经常在SW处预留的RC的作用以及计算方式。
根据上图:我们知道在PCB Layout的时候,上MOS管 SWH和下MOS管SWL之间或多或少存在寄生参数,如:寄生电感LP1、LP2,MOS管及走线的寄生电容总会CP1、CP2;当MOS进行开关动作时由于存在寄生参数,那么就会产生高频谐振、过冲。如下图:
那么以前我们只会根据经验先放R=2~10ohm C=47-470pF;再测试,不合适再换一组,多换几次总是能找到合适的。但是最终我们还是不知道,为什么这组RC值可以;或者是不是还能再优化;或者说下次不同的PCB Layout参数不同的寄生参数后,这组RC值还能不能行?
那当我们弄清楚为什么会产生这个振铃/过冲后,我们是通过估算得到合适的RC,虽然可能得到的RC值也是和你经验值差不多。但是我们以后就知道为什么要加RC、这些参数怎么算出来的。
下面我们正式开始计算步骤:
(1)在没有加任何器件的时候使用最小环路测试SW的波形,测试振铃频率fr,比如fr=217.4MHz
Lp、Cp为寄生参数:就是产生振铃的元凶。
(2)在SW 和GND之间只焊接CP0=680pF电容,【主要是用于计算寄生电容Cp】再测试一次SW,如fr1=108.7MHz,如下图:
(3)通过fr、fr1,就能求解寄生电容Cpz:
如果fr1刚好是fr的一半:Cpz=Cp0/3; 得到Cpz后,再代入fr中,求出Lp。
(4)得到谐振的特征阻抗Z;那么RC中的R值,就知道了,需要选择R大于等于Z。
(5)选择C的容值为1-4倍的Cpz.
最后,我们还要知道,放置RC缓冲是会降低一点点功耗的,估算计算公式:
C为选择的电容,Vin为输入电压,fsw为开关频率。