MOSFET漏源极之间的RC电路设计问题

shaorc

  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
  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。

    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。
  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。
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？

maychang

“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？

shaorc

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
   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。


   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？

maychang

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”。

shaorc

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？

maychang

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。

shaorc

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

shaorc

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）？

maychang

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。

maychang

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。

shaorc

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。


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？

maychang

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。

shaorc

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

maychang

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。