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简介  

什么是 RC Snubber 电路？

MOSFET中振铃现象的成因

如何利用RC Snubber改善MOSFET开关振铃？

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简介  

  在功率电子电路设计中，振铃现象是工程师们常见但又难以回避的问题，尤其在MOSFET开关过程中，振铃可能导致电路噪声、EMI等问题，甚至使元器件失效。

    本文将深入探讨如何通过RC Snubber电路有效抑制MOSFET DS端的过冲及振铃现象，帮助工程师们在设计中提升电路的稳定性和可靠性。

什么是 RC Snubber 电路？

  RC Snubber电路为电阻电容组成的缓冲吸收电路，在功率开关电路中经常用于抑制MOSFET的DS两端在开关过程中所产生的振铃，从而降低高频噪音对电路的干扰，改善电磁干扰（EMI），保护敏感电子元件，确保电路的长期可靠运行。

MOSFET中振铃现象的成因

  如下图以一个BUCK电路为例，如果所有器件均为理想器件，且电路走线没有寄生电感，那么SW的开关波形将会非常干净，不会产生振铃：

  但是，实际电路中功率MOSFET并非理想开关，其GDS三个电极之间均具有寄生电容，并且其各个引脚上也具有寄生电感。

    另外电路布线也会带来布线电感，而正是这些寄生电感电容，导致功率MOSFET在开关时产生振铃。

    下图是带有寄生参数的实际电路，对于BUCK电路，当上管开通或者关断时，上下管都会进行换流，一般换流时间取决于上管的开关速度。

    对于低压电路，一般在10~50ns以内，而且功率电路一般电流都在1~20A左右，从而在换流期间产生很大的di/dt，而这种快速的di/dt 就会在寄生电感以及寄生电容上面形成振铃，从而形成了SW的振荡波形。

振荡形成的根本原因是RLC串联振荡，其中：

        R主要由输入电容的ESR，PCB布线电阻以及MOSFET的内阻组成；

        L主要由输入电容的ESL，PCB布线电感以及MOSFET的引脚寄生电感组成；

        C主要为MOSFET的DS寄生电容。

如何利用RC Snubber改善MOSFET开关振铃？

为减小振铃现象，可以从以下4个方面入手：

1. 优化PCB布局布板，从而减小走线寄生电感

2. 选择寄生电容曲线更加平坦的MOSFET

3. 降低MOSFET的开关速度

4. 增加RC Snubber电路

    前两种方法可以以较小的代价，在较少牺牲电路效率的基础上改善开关振铃，应该优先在设计初期尽量优化。

    但对于很多设计，前两条并不能做到较好的改善，这时就需要考虑其他两条。

    第三个方法改善会带来效率的恶化，导致MOSFET的功耗增大，增高MOSFET的温升，一般迫不得已不会选择。

    所以，第四个方法，即增加RC Snubber电路便成为很多设计中抑制振铃的必要选择。