揭秘 Buck 电路中自举电容串联小电阻的奥秘

出处:网络整理时间:2025-08-29
电子电路设计领域,Buck 电路作为一种常见的降压型开关电源电路,被广泛应用于各种电子设备中。在设计 Buck 电路时,我们常常会发现有些设计会在自举电容处串联一个小电阻。那么,这究竟是出于什么考虑呢?下面我们将详细探讨这一问题。


在 Buck 电路中,自举电容 Cboot、PCB 走线以及 MOSFET 的栅极存在寄生电感(Lpar)。这些寄生电感与自举电容 Cboot 和 MOSFET 的栅极电容 Cgd 会形成 LC 谐振电路。当 SW 电压出现剧烈跳变时,就会引发高频振铃现象。如下图所示为没有加入 Rboot 的 SW 引脚波形。

图 1 buck 电路典型应用
高频振铃是电磁干扰(EMI)的主要来源之一。它就像一个天线,会向外辐射噪声,从而对其他电路造成影响。在实际的电子设备中,EMI 问题可能会导致设备性能下降、信号干扰等一系列问题,严重时甚至会影响设备的正常工作。

图 2 无 Rboot 的 SW 引脚波形
当我们在自举电容处串联电阻 Rboot 后,情况就会得到明显改善。串入电阻 Rboot 可以增加该谐振回路的阻尼,有效地抑制振铃现象,使开关波形更加平滑。这就如同给一个摇摆的门加上了阻尼器,能够让门的运动更加稳定。如下图所示为加上 Rboot 的 SW 波形。

通过抑制振铃,EMI 性能会得到显著提升,电路也更容易通过电磁兼容性测试。电磁兼容性测试是确保电子设备在电磁环境中能够正常工作,且不对其他设备产生干扰的重要测试。因此,在 Buck 电路中串联电阻 Rboot 对于提高整个电子系统的电磁兼容性具有重要意义。
不过,串联电阻也并非只有好处。它会减缓开关边沿,这实际上是一种在效率和可靠性 / 噪声之间的折衷方案。虽然串联电阻会略微增加开关损耗,但却大大提高了系统的稳健性。在实际应用中,我们需要根据具体的设计要求和性能指标,权衡利弊,选择合适的电阻值。
在 PCB 布局时,如果空间允许,建议在 Cboot 电容的 SW 端预留一个 0Ω 电阻的焊盘。这样一来,如果在测试过程中发现 SW 节点存在严重的振铃和 EMI 问题,我们可以非常方便地将其替换为一个小阻值的电阻来进行调试和优化,而无需修改 PCB。这是开关电源设计中一种常见且实用的设计技巧,能够有效提高设计的灵活性和可调试性。
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