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电子电路的实际应用中,MOS 驱动电路扮演着至关重要的角色。然而,当 MOS 驱动电路处于输出短路状态,关断时 SW 节点出现振荡的情况,一直是困扰工程师们的一个技术难题。2025 年 8 月 17 日,这一问题再次引发了行业内的关注与深入分析。
当同步整流
MOSFET 电路的输出对地短路时,电路便进入了一种非常态的工作模式。在这种特殊工况下,振荡通常会变得更加剧烈。这是因为功率回路中的电流、电压变化率(di/dt、dV/dt)达到了极端值,对电路的稳定性产生了极大的挑战。
那短路状态下 SW 节点振荡的机理究竟是怎样的呢?在正常工作模式下,
电感电流在死区时间内会流过下管,也就是同步整流 MOSFET 的体
二极管。当短路发生时,这个过程被显著放大,其影响也更加恶劣。
下面我们来详细分解一下这个过程:
- 输出短路:当输出端对地短路时,输出电压 Vout 几乎为 0V。这意味着电感两端的电压差 VL = Vsw - Vout ≈ Vsw。此时,电路的工作状态发生了根本性的改变,为后续的振荡埋下了隐患。
- 上管导通时:上管导通,SW 节点电压被迅速拉到接近输入电压 Vin。由于 Vout 为 0,电感两端电压为 Vin,电感电流呈线性上升趋势,且上升速度非常快(di/dt = Vin/L)。这种快速的电流变化会在电路中产生较大的电磁干扰,进一步影响电路的稳定性。
- 上管关断时(振荡发生时刻):
- 电感电流突然被切断:上管关断,试图切断电感电流。由于电感的阻碍,电流不能瞬间为零,它会寻找新的通路。此时,电感电流会流过同步整流 MOSFET 的体二极管。
- 接着体二极管发生反向恢复,这是问题的!在正常工作时,体二极管导通的电流相对较小。但在短路状态下,电感电流已经上升到了一个极高值。当体二极管导通后,控制器会驱动同步整流 MOSFET 导通。为了关断体二极管,它会产生一个巨大的反向恢复电流。这个反向恢复电流是尖峰电压和振荡的直接激励源。

这个巨大的反向恢复电流会流过功率回路中的各种寄生电感,比如 MOSFET 引脚电感、PCB 走线电感。根据 V = L?di/dt 的关系,这个极大的 di/dt 会在寄生电感上感应出非常高的电压尖峰。这个电压尖峰与寄生电容,如下管的 Coss,一起形成一个高频、高能量的 LC 振荡回路,从而导致 SW 节点出现振荡现象。
那么如何优化这个问题呢?
- 减小功率回路面积:地减小功率回路面积,将输入电容、上管、下管之间的连接走线做到短、宽,以限度地减小寄生电感。这是解决所有高速开关振荡问题的首要且重要的手段。因为寄生电感越小,在电流变化时产生的电压尖峰就越小,从而减少振荡的可能性。
- 增加 Snubber 缓冲电路:在 SW 节点和地之间并联一个 RC 缓冲电路。在短路这种极端情况下,缓冲电路可以吸收振荡能量,显著降低振荡峰值电压。虽然会增加一定的损耗,但在保护 MOSFET 方面非常有效。需要根据短路时观察到的振荡频率来选择合适的 R 和 C 值,以达到的阻尼效果。

通过对 MOS 驱动电路输出短路时 SW 节点振荡问题的深入分析和优化,能够提高电路的稳定性和可靠性,为电子设备的正常运行提供有力保障