降压buck拓扑开关波形解析

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降压buck拓扑开关波形解析 [复制链接]

在测试BUCK的开关波形时,经常看到不同芯片波形不一样,比如有的上管导通前有下冲,导通后有过冲,断开后有下冲,有的除了有过冲外,还有振荡的情况,比如下图中的A,B,C ,D几个地方,什么情况下会出现这种情况呢?

         

 
         
BUCK电路一般分为两种,同步BUCK和异步BUCK,这两种中上管有可能是PMOS,也可能是NMOS,用NMOS时,因为是高电压开启,所以就会存在启动电容,用NMOS的原因,主要是NMOS导通电阻小,工艺相对简单,成本便宜.这不是今天讨论的重点, 重点是同步和异步BUCK在波形上有一些区别.
         
1.先看同步BUCK,圣邦微SGM61230,原理图如下:

 
         
同步BUCK,方框图如下图:

 
         
在负载1A时,测试SW开关波形:

 
A处:
上管即将导通,下管即将断开,为防止上下两管存在同时导通,需让上管导通前,下管先断开一段时间,此时电感,负载电阻,下管的寄生二极管形成输出回路.

         

 

 
所以会看到波形下冲,因为测试波形时,示波器的地接的是原理图中的GND,示波器的信号探头接SW脚,可以看到A处电压为-0.744V
         
B处:
有细微的振荡,此时上管导通,下管断开,输入线路上的电阻,等效电感,以及下管MOS上的等效电容,形成RLC振荡.具体分析可以看前面的文章<<Buck节点振荡的原因及解决办法>>.    
          
C处:上管断开,下管的MOS还未导能,此时靠下管MOS体二极管导通,所以会有-0.7V的下冲,又因为输出回来产生了振荡,存在振荡,振荡的在因是下管分布电容与电感形成的LC振荡.具体分析可以看前面的文章<<Buck节点振荡的原因及解决办法>>.    
    
2.LRM16030,一颗TI的异步BUCK,下方为其原理图.   
         

                                                            BUCK简化图

在SW处测试开关波形,负载1A,让其处于CCM模式.

 
         
可以看到:

A处,没有下冲,其原因是SW处是二极的阴极,测得的应该是-0.7V,因为没有下管,不存在0V电压的出现,因此就没有下冲.
B处:输入回路产生了振荡.
C处:输出回路产生了振荡.
实际电路里,输入,输出回路都会有等效电阻,等效电容,等效电感的存在,所以或多或少会存在一些振荡.只要在合适的范围内,都是正常的.
         
总结:

同步BUCK:
1.SW处,由低到高突变时,一定会存在下冲的情况,在切换到高电平后,会产生振荡.
2.SW处,由高到低突变时,一定会存下冲的情况,在切换到低电平后,会产生振荡.
异步BUCK:
3.SW处,由低到高突变时,不会有下冲的情况,在切换到高电平后,会产生振荡.
4.SW处,由高到低突变时,不会有-0.7V下冲的情况,在切换到低电平后,会产生振荡.

 

硬件设计工匠

xutong

同步buck 在那个点不走体二极管过，走rdson过所以没事

单子yang

我又来了，赚积分，嘻嘻嘻！……感谢楼主的分享！楼主的分享很不错！

卓斌

谢谢楼主的分享，写的很详细，先插个眼有时间再看

大声说

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