CCM和DCM模式下SW節點振鈴成因深度解析

近期，發起了兩次問題投票活動，同學們踴躍參加，這里首先感謝下各位的積極配合。我們先來看下投票的情況，再來分析問題。

問題1投票情況

問題1：如下圖所示，Buck電路的SW節點振鈴是由LC諧振產生，問這里提到的“L”主要貢獻者是誰？

53%的同學選擇了B：寄生電感Lp（含PCB和器件的分布電感）；

27%的同學選擇了C：功率電感L+寄生電感Lp，兩者都是；

9.2%的同學選擇了A：功率電感L；

剩下的同學吃瓜。

可以看出選B和C的同學，加起來占80%。B和C都有寄生電感Lp，說明80%的同學認為Lp有參與，糾結點就在于功率電感L到底有沒有參與。相對應，有不到10%的同學認為只有L做貢獻，沒有Lp。

問題1的答案和解析

那答案到底是什么呢？答案應該是B。

分析這個問題，尤其要關注振鈴出現的位置、時刻和所在回路。因為在Buck電源中出現振鈴的位置有多種可能，如果處理不好，在驅動回路和功率回路都可以出現振鈴。

通過波形分析，問題1中的振鈴是功率回路，而且是發生CCM模式下，在下管關斷，上管導通這段時間內，更精準的說法是下管關斷，上管剛剛導通這個狀態切換的瞬時時段，通常只有幾ns。

出現振鈴時，發生了LC諧振，是肯定的，必然有電感的參與。而問題1的重點就在于誰是主要貢獻者。通過波形來看，振鈴的振蕩頻率很高，通常在100~400MHz，上圖示例在151MHz左右。在這幾個ns時間內，上下開關管可以完成切換動作，電壓可以完成從低到高的變化；但電感電流不能突變，功率電感L中的電流根本來不及變化。所以，V=Ldi/dt中的L，我們可以認為功率電感L沒有參與。

那么，這里振鈴的主要貢獻者是誰呢？寄生電感Lp。如上圖，帶寄生參數的Buck電路模型，我們可以看到PCB走線有寄生電感LPB1、LPB2，LPB3、LPB，器件也存在寄生電感，這些綜合起來組成了回路中的寄生電感Lp。

那LC諧振中的C呢，又是誰？如果是同步Buck，C就是MOS管的Coss；如果是異步Buck，C就是續流二極管的結電容。

如此，在本電路模型中，由寄生電感Lp和Coss共同形成了LC諧振，產生了SW節點上的高頻振鈴。所以，問題1的答案就是B。

這里重點說明下該振鈴的影響。此處振鈴頻率很高，會引入EMI問題，同時會給MOS管一定的電氣應力，需要注意。

《Buck電源的SW振鈴危害、產生原因、如何抑制及仿真驗證》

問題2的投票情況

43.4%的同學選擇了B：寄生電感Lp（含PCB和器件的分布電感）；

31.6%的同學選擇了C：功率電感L+寄生電感Lp，兩者都是；

15.5%的同學選擇了A：功率電感L；

剩下的同學吃瓜。

從投票比例上看，可以看出選B和C的同學，加起來占75%，占了3/4。而選擇A的同學僅有15.5%。這個結果有些出乎意料。

問題2的答案和解析

先說下答案，Buck電源DCM模式下，SW節點發生LC諧振產生振鈴，此時SW振鈴的電感主要貢獻者是功率電感L，問題2的答案應該是A。

題目中提到幾個關鍵詞DCM、LC諧振、振鈴、主要。我想這4個關鍵詞拿掉任何一個，問題可能就會被挑戰。比如“主要”，如果把這個詞拿掉，題目答案可能就變成了C，但無論如何，答案都不會是投票占比43.4%的B。

審核編輯：黃飛