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二极管寄生振荡的改善方法

嘉峪检测网        2025-08-01 08:58

一、二极管增加RC吸收

二极管的高频等效电路模型如下图所示:L代表由引线和二极管内部接点封装所引起的等效串联电感,RS为等效串联电阻,CJ则是结电容。

二极管寄生振荡的改善方法

图1:二极管等效电路

由于二极管的结电容很小,在比较大的分布电感的情况下,谐振电路的特征阻抗很高,造成比较高的谐振电压,当插入RC吸收电路之后,电容C的值一般取得比较大,电容C的存在减小了整个谐振电路的特征阻抗,也就降低了谐振电压。

二极管寄生振荡的改善方法

图2:二极管并联RC吸收

Buck续流二极管增加RC吸收

二极管寄生振荡的改善方法

图3:续流二极管并联RC吸收

Boos升压二极管增加RC吸收

二极管寄生振荡的改善方法

图4:升压二极管并联RC吸收

整流二极管增加RC吸收

二极管寄生振荡的改善方法

图5:整流二极管并联RC吸收

RCD吸收二极管增加RC吸收

二极管寄生振荡的改善方法

图6:RCD吸收二极管并联RC吸收

二、增加阻尼抑制振荡

根据LC振荡的原理,抑制振荡幅度的主要措施是增加阻尼,使振荡快速收敛,并降低振幅,增加阻尼的主要措施有增加串联电阻、串联磁珠。

二极管寄生振荡的改善方法

图7:RCD吸收二极管使用肖特基二极管时电压电流波形

RCD吸收二极管环路增加电阻阻尼振荡

二极管寄生振荡的改善方法

图8:RCD吸收二极管串联电阻阻尼振荡时电压电流波形(肖特基二极管)

在图7的电路应用相同的条件下,在RCD吸收回路中增加串联30ohm电阻时的波形如图8所示,电压振荡幅度明显降低,振幅收敛变快,改善振荡效果很明显。

RCD吸收二极管环路增加磁珠阻尼振荡

二极管寄生振荡的改善方法

图9:RCD吸收二极管串联磁珠阻尼振荡时电压电流波形(肖特基二极管)

在图7的电路应用相同的条件下,在RCD吸收回路中增加串联6mm磁珠时的波形如图58所示,电压振荡幅度明显降低,振幅收敛变快,改善振荡效果很明显。

三、降低环路中的寄生电感

改变寄生振荡可能通过增加环路阻尼、改变二极管寄生电容、寄生电感的角度来考量,在二极管两端增加并联RC电路本质是改变二极管寄生电容,会使二极管反向恢复时间加长,影响二极管的电应力,同时也会影响二极管的温升特性。

在二极管环路中增加阻尼,尤其是串联电阻的方式应用场景非常受限,电阻本身温度也是问题;二极管环路中增加磁珠,磁珠本身具有电感特性,对于较低频率的振荡阻尼并不能完全达到目的,有时按下葫芦抬起瓢。

降低环路中的寄生电感,甚至消除环路中的寄生电感,是消除寄生振荡的杀手锏之一。环路中的寄生电感主要来自器件引线的寄生电感、PCB布线的寄生电感,尤其是PCB布线的寄生电感是导致高频寄生振荡的主要原因。

缩小PCB布线本身的寄生电感

PCB布线寄生电感大小主要与PCB布线长度、回路布线长度、线宽、过孔有关,降低PCB布线寄生电感降低布线长度,回路面积是非常有效的措施之一;功率信号布线换层过孔、滤波电容的换层过孔、功率信号环路地线换层过孔的寄生电感,是导致寄生振荡的主要原因之一,减少功率信号(动点信号)、功率回流地线换层次数是降低寄生电感的改善措施。

增加高频旁路电容降低环路寄生电感的影响

在二极管选型确定后、PCB Layout布线确认后,所有寄生参数都基本确认,增加高频旁路电容目的是缩小噪声的环路面积,本质上也降低了环路寄生电感,从而改善寄生振荡的影响。

二极管寄生振荡的改善方法

图10:Boost电路二极管输出增加高频电容缩小环路

 

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来源:风陵渡口话EMC