在電子電路的實(shí)際應(yīng)用中，MOS 驅(qū)動(dòng)電路扮演著至關(guān)重要的角色。然而，當(dāng) MOS 驅(qū)動(dòng)電路處于輸出短路狀態(tài)，關(guān)斷時(shí) SW 節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)振蕩的情況，一直是困擾工程師們的一個(gè)技術(shù)難題。2025 年 8 月 17 日，這一問(wèn)題再次引發(fā)了行業(yè)內(nèi)的關(guān)注與深入分析。
當(dāng)同步整流 MOSFET 電路的輸出對(duì)地短路時(shí)，電路便進(jìn)入了一種非常態(tài)的工作模式。在這種特殊工況下，振蕩通常會(huì)變得更加劇烈。這是因?yàn)楣β驶芈分械碾娏鳌㈦妷鹤兓剩╠i/dt、dV/dt）達(dá)到了極端值，對(duì)電路的穩(wěn)定性產(chǎn)生了極大的挑戰(zhàn)。


那短路狀態(tài)下 SW 節(jié)點(diǎn)振蕩的機(jī)理究竟是怎樣的呢？在正常工作模式下，電感電流在死區(qū)時(shí)間內(nèi)會(huì)流過(guò)下管，也就是同步整流 MOSFET 的體二極管。當(dāng)短路發(fā)生時(shí)，這個(gè)過(guò)程被顯著放大，其影響也更加惡劣。
下面我們來(lái)詳細(xì)分解一下這個(gè)過(guò)程：

1. 輸出短路：當(dāng)輸出端對(duì)地短路時(shí)，輸出電壓 Vout 幾乎為 0V。這意味著電感兩端的電壓差 VL = Vsw - Vout ≈ Vsw。此時(shí)，電路的工作狀態(tài)發(fā)生了根本性的改變，為后續(xù)的振蕩埋下了隱患。
2. 上管導(dǎo)通時(shí)：上管導(dǎo)通，SW 節(jié)點(diǎn)電壓被迅速拉到接近輸入電壓 Vin。由于 Vout 為 0，電感兩端電壓為 Vin，電感電流呈線性上升趨勢(shì)，且上升速度非常快（di/dt = Vin/L）。這種快速的電流變化會(huì)在電路中產(chǎn)生較大的電磁干擾，進(jìn)一步影響電路的穩(wěn)定性。
3. 上管關(guān)斷時(shí)（振蕩發(fā)生時(shí)刻）：
   • 電感電流突然被切斷：上管關(guān)斷，試圖切斷電感電流。由于電感的阻礙，電流不能瞬間為零，它會(huì)尋找新的通路。此時(shí)，電感電流會(huì)流過(guò)同步整流 MOSFET 的體二極管。
   • 接著體二極管發(fā)生反向恢復(fù)，這是問(wèn)題的核心！在正常工作時(shí)，體二極管導(dǎo)通的電流相對(duì)較小。但在短路狀態(tài)下，電感電流已經(jīng)上升到了一個(gè)極高值。當(dāng)體二極管導(dǎo)通后，控制器會(huì)驅(qū)動(dòng)同步整流 MOSFET 導(dǎo)通。為了關(guān)斷體二極管，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)巨大的反向恢復(fù)電流。這個(gè)反向恢復(fù)電流是尖峰電壓和振蕩的直接激勵(lì)源。

這個(gè)巨大的反向恢復(fù)電流會(huì)流過(guò)功率回路中的各種寄生電感，比如 MOSFET 引腳電感、PCB 走線電感。根據(jù) V = L?di/dt 的關(guān)系，這個(gè)極大的 di/dt 會(huì)在寄生電感上感應(yīng)出非常高的電壓尖峰。這個(gè)電壓尖峰與寄生電容，如下管的 Coss，一起形成一個(gè)高頻、高能量的 LC 振蕩回路，從而導(dǎo)致 SW 節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。
那么如何優(yōu)化這個(gè)問(wèn)題呢？

• 減小功率回路面積：極致地減小功率回路面積，將輸入電容、上管、下管之間的連接走線做到最短、最寬，以最大限度地減小寄生電感。這是解決所有高速開(kāi)關(guān)振蕩問(wèn)題的首要且最重要的手段。因?yàn)榧纳姼性叫?，在電流變化時(shí)產(chǎn)生的電壓尖峰就越小，從而減少振蕩的可能性。
• 增加 Snubber 緩沖電路：在 SW 節(jié)點(diǎn)和地之間并聯(lián)一個(gè) RC 緩沖電路。在短路這種極端情況下，緩沖電路可以吸收振蕩能量，顯著降低振蕩峰值電壓。雖然會(huì)增加一定的損耗，但在保護(hù) MOSFET 方面非常有效。需要根據(jù)短路時(shí)觀察到的振蕩頻率來(lái)選擇合適的 R 和 C 值，以達(dá)到最佳的阻尼效果。

通過(guò)對(duì) MOS 驅(qū)動(dòng)電路輸出短路時(shí) SW 節(jié)點(diǎn)振蕩問(wèn)題的深入分析和優(yōu)化，能夠提高電路的穩(wěn)定性和可靠性，為電子設(shè)備的正常運(yùn)行提供有力保障