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[求助] MOSFET漏源极之间的RC电路设计问题

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纯净的硅(初级)

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发表于 2019-5-20 16:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
10芯币
1.jpg   图1
如图1,在class-D amplifier 的输出级长采用推挽输出。为了减少由于上管MOS的体二极管的反向恢复过程,而带来的高频振荡冲击,常在下管MOS的漏源极之间加入RC吸收电路
在一篇设计RC吸收电路的资料中,看到了这样的方法
其理念是先计算出下管MOS的寄生电容Coss和寄生电感Lp(Lp的大小未有说明是哪些电感之和)的大小
然后再计算出RC电路中的电阻、电容值。
具体如下
【1】首先计算出寄生电感电容的谐振频率f0,如图2
2.jpg   图2

【2】再在图1下管MOS的漏源极之间接一个外接电容Cext(图中未画出)
由此再计算出一个谐振频率f1。根据图3中的公式,计算出寄生电容Coss。
3.jpg
4.jpg     图3

【3】由于Coss计算出来了,根据图2的公式反推出寄生电感Lp。

【4】由图4所示,根据寄生电容、电感计算出阻尼因数(damping factor),且根据阻尼因数取1时为最佳来计算Rsn,即RC吸收电路中的电阻值。
5.jpg   图4

【5】最后,根据经验值,采用寄生电容Coss的三倍的容值,为RC吸收电路的电容。
6.jpg 图5

文档的最后结论处说明了,此电路依靠了很多实际经验来设计。
但是如何测试出寄生电感电容的谐振频率f0
而且外接的电容Cext的大小是任意选择吗?同样如何测试出外接电容后的谐振频率f1?


RC吸收电路设计.pdf

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maychang

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发表于 2019-5-20 19:58 | 显示全部楼层
“但是如何测试出寄生电感电容的谐振频率f0”

非寄生的电感或电容,你会测量了么?

点评

后来看了算例,发现也无需测量电感电容 [attachimg]414490[/attachimg] 图1[/backcolor] 如图1,是首贴资料中给出的一个算例 这时算例中测量到的out的输出波形,此时未加RC吸收电路 此时电路输出明显有超调,  详情 回复 发表于 2019-5-21 09:33


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纯净的硅(初级)

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 楼主| 发表于 2019-5-21 09:33 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2019-5-20 19:58
“但是如何测试出寄生电感电容的谐振频率f0”

非寄生的电感或电容,你会测量了么?

后来看了算例,发现也无需测量电感电容
1.jpg    图1
如图1,是首贴资料中给出的一个算例
这时算例中测量到的out的输出波形,此时未加RC吸收电路
此时电路输出明显有超调,振铃等现象
同时也测量出了波形的频率为111.1MHz。



2.jpg    图2
再在输出out端对地接一个1nF的电容,再次测量出输出波形的频率(45MHz)
难道就是这样测出了首贴中的f0和f1等参数,然后带入计算?
而且也有说法是RC电路在桥式输出拓扑中不需要加入
难道RC吸收电路并不是必须的?

点评

“难道就是这样测出了首贴中的f0和f1等参数,然后带入计算?” 就是这样。 “带入”应为“代入”。  详情 回复 发表于 2019-5-21 09:40


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发表于 2019-5-21 09:40 | 显示全部楼层
shaorc 发表于 2019-5-21 09:33
后来看了算例,发现也无需测量电感电容
   图1
如图1,是首贴资料中给出的一个算例
这时 ...

“难道就是这样测出了首贴中的f0和f1等参数,然后带入计算?”

就是这样。
“带入”应为“代入”。

点评

原来是这样操作 那岂不是要在PCB板上先预留出RC电路器件的焊接位置(按照经验估计封装大小) 再通过勾波形的方法,反算出RC的参数?  详情 回复 发表于 2019-5-21 10:23


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 楼主| 发表于 2019-5-21 10:23 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2019-5-21 09:40
“难道就是这样测出了首贴中的f0和f1等参数,然后带入计算?”

就是这样。
“带入”应为“代入”。

原来是这样操作
那岂不是要在PCB板上先预留出RC电路器件的焊接位置(按照经验估计封装大小)
再通过勾波形的方法,反算出RC的参数?

点评

是的。事先我们很难知道这些分布参数的数值,也很难知道元器件在电路板上布局变化对分布参数有多大影响。  详情 回复 发表于 2019-5-21 11:57


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发表于 2019-5-21 11:57 | 显示全部楼层
shaorc 发表于 2019-5-21 10:23
原来是这样操作
那岂不是要在PCB板上先预留出RC电路器件的焊接位置(按照经验估计封装大小)
再通过勾 ...

是的。事先我们很难知道这些分布参数的数值,也很难知道元器件在电路板上布局变化对分布参数有多大影响。

点评

对了,针对我首贴在如下这段话 “【2】再在图1下管MOS的漏源极之间接一个外接电容Cext(图中未画出) 由此再计算出一个谐振频率f1。根据图3中的公式,计算出寄生电容Coss。” 见过两篇设计资料发现外接电容似乎是  详情 回复 发表于 2019-5-21 18:10
明白,谢谢  详情 回复 发表于 2019-5-21 13:52


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 楼主| 发表于 2019-5-21 13:52 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2019-5-21 11:57
是的。事先我们很难知道这些分布参数的数值,也很难知道元器件在电路板上布局变化对分布参数有多大影响。

明白,谢谢


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 楼主| 发表于 2019-5-21 18:10 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2019-5-21 11:57
是的。事先我们很难知道这些分布参数的数值,也很难知道元器件在电路板上布局变化对分布参数有多大影响。

对了,针对我首贴在如下这段话
【2】再在图1下管MOS的漏源极之间接一个外接电容Cext(图中未画出)
由此再计算出一个谐振频率f1。根据图3中的公式,计算出寄生电容Coss。
见过两篇设计资料发现外接电容似乎是按照经验值选取了1nF,
【1】而且看到功放芯片的推荐电路中,如图下,也有这个1nF电容(红色框所示),
不知道这里的1nF是不是就是为了计算出后面得RC(3.3Ω和10nF)
【2】针对自己的PCB板来说,在输出端(OUT)测量输出波形的频率,这个输出端应该是选在LC滤波之后(第二个绿色箭头处)的吧,而不是LC滤波前(第一个绿色箭头处)?
QQ截图20190521180236.jpg

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“针对自己的PCB板来说,在输出端(OUT)测量输出波形的频率,这个输出端应该是选在LC滤波之后(第二个绿色箭头处)的吧,而不是LC滤波前(第一个绿色箭头处)?” 我认为应该是在第一个绿色箭头处。 第二个绿色  详情 回复 发表于 2019-5-21 19:28
“不知道这里的1nF是不是就是为了计算出后面得RC(3.3Ω和10nF)” 我想不是。接上一个电容目的是测量谐振频率,计算出应该接多大电阻电容后就应该把测量用的这个电容撤掉。  详情 回复 发表于 2019-5-21 19:27


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发表于 2019-5-21 19:27 | 显示全部楼层
shaorc 发表于 2019-5-21 18:10
对了,针对我首贴在如下这段话
“【2】再在图1下管MOS的漏源极之间接一个外接电容Cext(图中未画出)
...

“不知道这里的1nF是不是就是为了计算出后面得RC(3.3Ω和10nF)”

我想不是。接上一个电容目的是测量谐振频率,计算出应该接多大电阻电容后就应该把测量用的这个电容撤掉。


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发表于 2019-5-21 19:28 | 显示全部楼层
shaorc 发表于 2019-5-21 18:10
对了,针对我首贴在如下这段话
“【2】再在图1下管MOS的漏源极之间接一个外接电容Cext(图中未画出)
...

“针对自己的PCB板来说,在输出端(OUT)测量输出波形的频率,这个输出端应该是选在LC滤波之后(第二个绿色箭头处)的吧,而不是LC滤波前(第一个绿色箭头处)?”

我认为应该是在第一个绿色箭头处。
第二个绿色箭头处已经是对PWM滤波之后的音频信号了。

点评

嗯,的确是在第一个箭头处进行波形频率测量 这样的话还要预留出一个外接电容的位置 结合文献中的这句话,看起来LC低通滤波是降低了振铃和电压过冲等问题 但是RC电路主要还是要减小电压对MOS管的冲击。 [attachim  详情 回复 发表于 2019-5-22 09:28


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 楼主| 发表于 2019-5-22 09:28 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2019-5-21 19:28
“针对自己的PCB板来说,在输出端(OUT)测量输出波形的频率,这个输出端应该是选在LC滤波之后(第二个绿 ...

嗯,的确是在第一个箭头处进行波形频率测量
这样的话还要预留出一个外接电容的位置
结合文献中的这句话,看起来LC低通滤波是降低了振铃和电压过冲等问题
但是RC电路主要还是要减小电压对MOS管的冲击。
1.jpg

如果是这样的话,那么8楼的贴图中,RC电路(3.3Ω+10nF),不是应该LC电路之前(第一个绿色箭头处)更好吗?怎么接到了LC之后靠近负载扬声器的地方?

点评

“如果是这样的话,那么8楼的贴图中,RC电路(3.3Ω+10nF),不是应该LC电路之前(第一个绿色箭头处)更好吗?怎么接到了LC之后靠近负载扬声器的地方?” 我不知道该电路作者是什么意图。甚至不知道1uF电容和1nF  详情 回复 发表于 2019-5-22 09:45


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maychang

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发表于 2019-5-22 09:45 | 显示全部楼层
shaorc 发表于 2019-5-22 09:28
嗯,的确是在第一个箭头处进行波形频率测量
这样的话还要预留出一个外接电容的位置
结合文献中的这句话 ...

“如果是这样的话,那么8楼的贴图中,RC电路(3.3Ω+10nF),不是应该LC电路之前(第一个绿色箭头处)更好吗?怎么接到了LC之后靠近负载扬声器的地方?”

我不知道该电路作者是什么意图。甚至不知道1uF电容和1nF电容并联是什么意图。
10nF串联3.3欧电阻,再与1uF和1nF电容并联,10nF与3.3欧串联这条支路作用很小。

点评

我也不明白8楼图中 1nF(红色框)电容存在的必要,觉得可以去掉 那么10uH与1uF组成LC低通滤波 再加上10nF和3.3R组成的RC吸收电路 这样倒是可以理解通 但是RC电路要起作用,也应该放在LC之前,即电路输出后先接  详情 回复 发表于 2019-5-22 10:07


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 楼主| 发表于 2019-5-22 10:07 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2019-5-22 09:45
“如果是这样的话,那么8楼的贴图中,RC电路(3.3Ω+10nF),不是应该LC电路之前(第一个绿色箭头处)更 ...

我也不明白8楼图中
1nF(红色框)电容存在的必要,觉得可以去掉
那么10uH与1uF组成LC低通滤波
再加上10nF和3.3R组成的RC吸收电路
这样倒是可以理解通
但是RC电路要起作用,也应该放在LC之前,即电路输出后先接入RC电路才对

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“但是RC电路要起作用,也应该放在LC之前,即电路输出后先接入RC电路才对” 是的。  详情 回复 发表于 2019-5-22 10:27


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发表于 2019-5-22 10:27 | 显示全部楼层
shaorc 发表于 2019-5-22 10:07
我也不明白8楼图中
1nF(红色框)电容存在的必要,觉得可以去掉
那么10uH与1uF组成LC低通滤波
再加上1 ...

“但是RC电路要起作用,也应该放在LC之前,即电路输出后先接入RC电路才对”

是的。


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