snubber電路總結(jié)

1、電阻的用法一、 RC-SNUBBER電路Snubber電路中文為吸收電路。公司的板子上，其最常應用場合如下圖所示。為了便于說明問題，將上圖簡化。實際的沒有snubber的電路中各點的波形如下圖所示。從上圖的波形即客觀現(xiàn)象表明在PHASE點會出現(xiàn)電壓尖峰。這種尖峰會對L-MOS造成威脅，根據(jù)電源組同事的觀察，有些板子的L-MOS經(jīng)常燒壞或壽命大幅縮短，就是PHASE點電壓尖峰造成的。實際測量沒有SNUBBER的PHASE點波形如圖所示（上圖紅圈內(nèi)的波形放大）。造成電壓尖峰及其危害的原因是什么呢？為了更嚴謹更準確說明電路的工作情況設(shè)想模型如下。上圖分別是電路中寄生電感和MOS管極間等效電容的示意圖

2、。簡化之后如下圖。上圖虛線框內(nèi)的是PHASE后的線路，由于有儲能大電感的存在，瞬時變化的電流I不能通過進入虛線框內(nèi)。所以對瞬時（高頻）電壓電流而言，其路徑只能是通過L-MOS。為了驗證這種設(shè)想的真實性，本文建立仿真模型進行驗證。電壓源是一個上升沿模仿H-MOS導通的動作。電容模仿L-MOS的等效電容大概有500pF。電感模仿電路上的寄生電感。電阻模仿線路上的等效電阻。仿真波形如下。紅色為PHASE點電壓，黃色為PHASE點電流，綠色為輸入電壓。和實際沒有snubber電路的PHASE點波形比較?？梢园l(fā)現(xiàn)兩者在波形特征是很相似的。所以可以基本認為，設(shè)想的模型是能說明問題的。分析產(chǎn)生電壓尖峰的原因

3、。將上圖放大。得下圖。紅色為PHASE點電壓，黃色為PHASE點電流，綠色為輸入電壓。時間段1（30nsA）：H-MOS管導通，5V電壓輸入。寄生電感中的電流以正弦波的形式增大。同時這個增大的電流給L-MOS的等效電容充電，使得PHASE點的電壓上升。時間段2（AB）：當PHASE點電壓達到5V時，則寄生電感兩端的電壓開始反向。但寄生電感中的電流不能瞬變，而是以正弦波的形式減小。這時這個減小的電流也在給L-MOS的等效電容充電，使得PHASE點的電壓繼續(xù)上升。時間段3（BC）：當寄生電感中的電流減小到0時，L-MOS的等效電容剛好充電到最多的電荷形成PHASE點的電壓極大值。此時PHASE點的

4、電壓大于輸入電壓，則電容開始放電PHASE點電壓開始減小，電感的電流反向開始增大。時間段4（CD）：當PHASE點電壓減小到5V時，電感兩端的電壓有反向了，電流（標量）開始減小，電容中的點放完，但由于電感中的電流還存在，電容被反向充電。PHASE點電壓繼續(xù)下降。綜上所述，電壓尖峰是由于寄生電感不能瞬變的電流給L-MOS等效電容充電造成的。而振蕩是由于電感和電容的諧振造成的。實際電路中多余的能量大部分是由L-MOS的內(nèi)阻消耗的。這部分多余的能量等于PHASE點電壓為5V時，電流在電感中對應的電磁能。由于等效電容很小，所以多余能量（電荷）能夠在電容兩端造成較大的電壓。所以減小電壓尖峰的方法是減小流

5、入等效電容的電荷數(shù)量。對于振蕩則可以選擇阻尼電阻一方面減少振蕩次數(shù)，一方面減小L-MOS的消耗能量。 因此設(shè)計出了snubber電路。如圖所示。RC-snubber電路從兩個方面去解決電壓尖峰的問題。1、對PHASE點電壓等于輸入電壓時的電感電流分流，這樣使得流入L-MOS等效電容的電流大大減小。而snubber電容的容值選取較大，吸收了多余的能量后產(chǎn)生的電壓不會太大。這樣使得PHASE點的電壓尖峰減小。2、RC中的電阻起到阻尼作用，將諧振能量以熱能消耗掉。仿真結(jié)果如下紅色為PHASE點電壓，黃色為PHASE點電流，綠色為輸入電壓。天藍色為snubber分流的電流。所以RC-snubber電路

6、的好處有：1、增強phase點的信號完整性。2、保護L-MOS提高系統(tǒng)可靠性。3、改善EMI。壞處：1、PHASE點電壓等于輸入電壓時需要更多的能量，所以在每次開關(guān)時都要消耗更多的能量，降低了電源轉(zhuǎn)換效率。2、RC選取不好就會起反作用。Snubber電路的位置選擇。大家都知道snubber電路的擺放應該靠近PHASE點。但是有一個細節(jié)很有意思。看下圖。圖中的寄生電感共4個，給L-MOS造成影響的是上面3個，snubber電路接在PHASE點上?，F(xiàn)在有兩個問題1、H-MOS管的等效電容也應該有相似的電壓尖峰效應怎么辦？2、snubber電路無法保護第三個寄生電感的造成的過壓，可是為什么實際上的吸

7、收效果卻很好？解釋上面的問題，可以看一下這里用的MOS管封裝便可知道。在電容總結(jié)里講過，寄生電感主要分布在引腳和走線上。在電源線路的PCB走線是又寬又短的，所以這里的寄生電感主要來源于引腳封裝。MOS管的漏極寬大的設(shè)計就是為了能夠減小寄生電感（當然也可以利于散熱），而源極寄生電感在正向?qū)〞r不會對MOS管的等效電容造成威脅。Snubber器件的選取。首先是電容，snubber電容的作用是為L-MOS等效電容分流而不產(chǎn)生大的過壓，所以選取的容值要大于等效電容。但是它使得PHASE點電壓等于輸入電壓時需要更多的能量，所以太大會降低電源的轉(zhuǎn)換效率。這里需要折中考慮。下面是EC4-1811上1.8V的

8、BUCK電路snubber電路的實驗。如圖所示。上圖的snubber電路PHASE點波形（黃色）容值1000pF，電阻2.2歐姆。和沒有snubber電路的PHASE點波形（白色）的比較。顯然振蕩減小了，可是電壓尖峰去除的效果不好。所以我們將電容增大。上圖PHASE點波形（黃色）容值2000pF，電阻2.2歐姆。和沒有snubber電路的PHASE點波形（白色）的比較。和上圖比較電壓尖峰去除的效果好了一些。再增大電容。上圖PHASE點波形（黃色）容值3000pF，電阻2.2歐姆。和沒有snubber電路的PHASE點波形（白色）的比較。和上圖比較電壓尖峰去除的效果又好了一些。再增大電容。上圖P

9、HASE點波形（黃色）容值4000pF，電阻2.2歐姆。和沒有snubber電路的PHASE點波形（白色）的比較。和所以上圖比較電壓尖峰去除的效果最好。波形較理想。電阻的選取。Snubber電阻的作用是阻尼作用。選小了，則PHASE點振蕩會不容易消除。選大了，則會阻礙snubber電路吸收電流的能力，使得等效電容承受的電流增加，增大PHASE點的電壓尖峰。下面是具體實驗。電容都是4000pF，電阻分別是0；2.2；5；10。上圖是2.2歐姆的PHASE點波形。上圖是5歐姆的PHASE點波形。上圖是10歐姆的PHASE點波形。從實驗可以很清楚的看出snubber電阻取得大了會使snubber電路的功能喪失。其次，關(guān)于L-MOS內(nèi)肖特基二極管的問題。如下圖。在H-MOS關(guān)斷到L-MOS打開的死區(qū)內(nèi)。續(xù)流是通過L-MOS旁并聯(lián)的肖特基二極管實現(xiàn)的。負壓尖峰是由于瞬時電流對L-MOS反向充電造成的。大概持續(xù)了25ns的-0.7V是因為肖特基二