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未解决

同步整流BUCK架构下桥MOS管驱动电压为负?

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motred_cc
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本网技师
  • 2011-10-27 17:31:08
10问答币
同步整流BUCK架构下桥MOS管关断以后,在死区时间内出现负向电压,求解释??
附图
YTDFWANGWEI
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  • 2011-10-27 18:34:20
 
负的多少伏?
motred_cc
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本网技师
  • 2011-10-27 21:51:05
 
示波器是5V每格的,图上的为负2.5V左右~
YTDFWANGWEI
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  • 2011-10-27 22:11:40
 
MOS管内部体二极管没有导通?
blueskyy
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  • 2011-10-28 08:17:55
 
王工,人家说的是驱动电压哟。这个问题我也碰到过~
YTDFWANGWEI
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  • 2011-10-28 08:42:27
 
我当成下桥臂的VDS了。
dog72
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  • 2011-10-29 22:41:29
 
估计是MOS输入电容与分布电感之间出现震荡。这不妨碍使用吧?
blueskyy
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总工程师
  • 2011-10-31 11:38:01
 
也这样想过,
问题是,假如如此,为什么上升沿不过冲?
dog72
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  • 2011-10-31 14:20:49
 
上升沿是给充满电的电容继续充电,所以分布电感中的能量不足以支撑很大的过冲。但是过冲还是有的,我看图上绿线上升沿比后面高一小节子。
blueskyy
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总工程师
  • 2011-10-31 14:50:11
 
按照你的逻辑:正向“过冲”部分是分布电感中的能量,那么反向过冲亦然 ~
接下来不好理解了,呵呵。凭啥负向时(下降沿时) 分布电感中的能量就大???
dog72
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  • 2011-10-31 14:54:21
 
反向一样大啊,但是电容电压是零,所以反向充电比较显著而已。
blueskyy
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  • 2011-10-31 15:12:31
 
假设:电容稳态电压为V ,稳态的能量E=0.5CV2,先忽略Rg的损耗,有:
1。上升过冲的能量 = 驱动源提供的能量(0.5CV2)+ 电感储藏的能量(1)
2 。下降过冲的能量= 反还驱动源提供的能量(0.5CV2)+ 电感储藏的能量(2)
如果按照你说的“一样大”,也就是:电感储藏的能量(1)= 电感储藏的能量(2)
那么,上升过冲的能量 =下降过冲的能量
也就是:上升过冲的幅度=下降过冲的幅度 。
问题在哪里?
dog72
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  • 2011-10-31 16:24:23
 
下降的过冲,是因为电容电压释放后,电感中还存储能量,这部分能量给电压为零的电容反向充电,由于电容存储的能量和电压的平方成正比,所以虽然电感中存储的能量很小,但是足以把电容的反向电压上升到一个可观的高度。
但是正向就不一样了,因为电容的电压已经上升到驱动电压的高度,再上升一点儿都需要相对较高的能量,因此电感中那一点点能量所提升的电压就不够可观了。
blueskyy
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总工程师
  • 2011-10-31 16:35:48
 
惊醒梦中人呀 ~
谢谢啊 ~
dog72
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  • 2011-10-31 21:59:01
 
打扰你的好梦了,有没有梦姑给介绍一个
blueskyy
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总工程师
  • 2011-11-1 08:13:00
 
呵呵
dog72兄的见解,昨天我再想了下,认为它是错误的(呵呵)~
来看上升沿阶段:当电容电压第一次上升到达稳态点电压(= 驱动源电压)时,随后由于电感的储能释放,电容电压继续爬升。达到最高点时,这个期间(稳态点到最高点)电容获得的能量来源:电感的能量 +驱动源继续释放能量(这点被兄台忽略了)。因此,最高点的比例(也就是我们说的过冲),并没有因为:电容电压已经上升到驱动电压的高度,再上升一点儿就比较难(需要相对较高的能量),驱动源在帮忙让它上呢 ~
1. 兄台可以去看下:L-C网络“零状态响应” ,和对应的“零输入响应” ,您会发现:过冲量是一样的。
2. 过冲量反映的是系统的属性,由系统本身的元件决定,与输入信号的大小没有关系。驱动源的电压从 0V-->VIN ,VIN -->0V,VIN的大小并不能改变 上升沿和下降沿的“过冲量” (超出的部分占稳态的比例,定义为过冲量)
3. 作为定性上的理解,兄台的看法不失为一个好的方法(尽管它是错误的)
浅见,请指教 ~
YTDFWANGWEI
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  • 2011-11-1 08:24:48
 
不管楼主的问题,仅对于你们两个的回复,你的理解好象是错误的,简单的说,如果漏感储存的能量一样,那么上升过程中,如果驱动源是15V,那么上升沿最高达到16V的话,下降过程中,负向要达到5.6v.
blueskyy
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总工程师
  • 2011-11-1 08:39:08
 
下降过程中,负向应该是-1V吧,5.6V怎么来的呢?
YTDFWANGWEI
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  • 2011-11-1 08:51:25
 
能量守衡,16X16-15X15=VXV-0
dog72
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  • 2011-11-1 10:32:58
 
其实只是为了分析方便,才假设漏感存储能量一样,但实际工作时,下降沿存储的更多些。
fairchild
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高级工程师
  • 2011-11-1 09:47:25
 
蓝天兄的意思是,如果下降沿过冲2V,那上升沿也要过冲2V么?
blueskyy
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  • 2011-11-1 09:52:52
 
我觉得是呀,仙童兄能否帮仿真一下 ~
fairchild
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高级工程师
  • 2011-11-1 10:45:08
 
刚换过电脑,仿真软件都还没安装呢,再说,我知道的这点皮毛....
我倒是觉得两位好像都不对,
假设上升或下降时电流达到稳态的值都是I,那寄生电感的能量为WL=1/2L*I^2,
设电容的初始电压为Vinit,上升时Vinit_r=Vdrive,下降时Vinit_f=0,
则WL=0.5C*Vpk^2-0.5C*Vinit^2,
那样的话,上升时的过冲应该大于下降过冲。
不过,从波形看,下降明显大于上升,有可能是驱动电路并非直通或是单独的电阻耦合,而使上升和下降的通路不一样吧,比如驱动部分是电阻并二极管,那样上升过冲由于电阻的阻尼而变小,下降过冲反而更大了。
不知道这样看有什么问题...
dog72
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  • 2011-11-1 10:50:40
 
老兄,你把数值代进去看看啊。
fairchild
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高级工程师
  • 2011-11-1 11:16:15
 

符号搞错了(当时就觉得有点不对劲)。
多谢兄台提醒。
dog72
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  • 2011-11-1 10:18:01
 
呵呵,18楼王斑帮我回答了。
blueskyy
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总工程师
  • 2011-11-1 11:01:09
 
王斑竹的算法我看了,并不赞同:
上升沿过冲的部分能量并不完全是由电感提供 !!
16X16 -15X15 (应该)= 电感的能量 + 驱动源继续提供的能量
你和王工好象没有仔细看我17楼的文字。

blueskyy
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总工程师
  • 2011-11-1 11:06:30
 
而下降沿 过冲部分的能量 :
V X V = 电感的能量 =16X16 -15X15 - 驱动源继续提供的能量
想要得到V,就应该知道上升沿过冲部分时的 “驱动源继续提供的能量”
dog72
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  • 2011-11-1 11:14:22
 
好像类似于boost,有点道理。我再想想
blueskyy
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  • 2011-11-1 11:24:19
 
记得dog72兄是仿真的能手,仿一下不就一清二楚了,期待你的仿真图 ~
dog72
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  • 2011-11-1 11:33:44
 
先思考,仿真只是验证
blueskyy
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总工程师
  • 2011-11-1 11:36:03
 
~
fairchild
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高级工程师
  • 2011-11-1 11:27:28
 
仔细看了遍17楼,不知道蓝天兄为何说驱动源会继续提供能量,
驱动源应该是个电压源吧。
blueskyy
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  • 2011-11-1 11:33:21
 
电感让电流的方向保持不变:继续从驱动源Vin流出(大小逐渐减小)
fairchild
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  • 2011-11-1 11:38:53
 
与蓝天兄的看法有些出入,
这个时候应该是将L等效为一个电流源,是这个电流源为C充电,驱动电压源已经不具备为电容充电的条件了。
blueskyy
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总工程师
  • 2011-11-1 13:09:34
 
可参照boost在off 期间的工作原理 ~
fairchild
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  • 2011-11-1 14:59:51
 
你说的对,驱动电压源流过电流,输出正功率,也是在为负载提供能量的。
谢谢!
blueskyy
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  • 2011-11-1 15:03:51
 
呵呵,那还同意dog72的14楼的说法吗?
fairchild
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高级工程师
  • 2011-11-1 15:59:19
 
驱动源是为电容提供能量,不过我还是认为dog72兄的分析大方向是对的。
列个式子(但愿这次不要再弄错)
波形线性近似,
1/2LIpk_rise^2+1/2VdriveIpk_rise*t=1/2CVpk_rise^2 - 1/2CVdrive^2
电感能量 驱动源能量 上升电压峰值 驱动源电压
1/2LIpk_fall^2=1/2CVpk_fall^2(下降沿之前,C上的电压为驱动电压)
假设寄生电感L=100nH, 寄生电容C=1nF, Ipk_fall=Ipk_rise=0.25A, Vdrive=10V, 谐振1/4周期的时间t=10ns,
代入计算得,下降沿过冲为Vpk_fall=2.5V,上升沿过冲为Vpk_rise-Vdrive=1.5V。
如果再考虑jacky_zhang先生的观点,或栅极驱动电路等因素,Ipk_rise要小于Ipk_fall,那上升沿的过冲会更小一点。
blueskyy
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  • 2011-11-1 16:26:41
 
我在等你和dog72的仿真图 ,嘿嘿 ~
blueskyy
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  • 2011-11-1 16:44:20
 
有没有比较下1/4正弦面积和1/4正弦内的三角形面积,带来的误差?
嘿嘿 ~
fairchild
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  • 2011-11-1 16:59:44
 
呵呵,
楼上说了是线性近似,
如果非要考虑这个误差,那上升和下降都损失了这个误差,只是上升沿有个驱动源损耗,实际代入数值可以发现,驱动源的能量只占不到1/10。
所以,即使考虑这个误差,估计也是小数点后两位的事了。
blueskyy
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  • 2011-11-1 17:03:43
 
先准确算了再说 ~
fairchild
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  • 2011-11-2 09:29:17
 
讨厌算三角函数的积分,积斜线和积正弦怎会有那么大的误差呀。
blueskyy
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  • 2011-11-1 20:33:12
 
代入计算得,下降沿过冲为Vpk_fall=2.5V,上升沿过冲为Vpk_rise-Vdrive=1.5V
或许,这1V的差别(2.5V-1.5V) 就这样被近似掉了 ~
YTDFWANGWEI
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  • 2011-11-1 17:11:38
 
呵呵,我看了,我前面说了,驱动源如果15V,那么电压超过15V以后驱动源应该不提供能量了吧?所以才有16的平方减15的平方之说。
blueskyy
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  • 2011-11-1 20:30:21
 
在有电感的情况下,驱动源能否继续提供能量,请王工参照 boost在off期间的工作原理(38楼也有说过~ )
YTDFWANGWEI
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  • 2011-11-2 08:20:01
 
dog72
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  • 2011-11-2 09:20:51
 
昨晚仿真了。对于固定电容,分布电感越大,正向过冲越大反向没影响,下降沿越陡反向过冲越大,电容越大过冲越小。
还没想到办法仿真米勒电容,但是按上面仿真的结果论,米勒电容会削弱上升沿过冲的幅度,但是对下降沿加大过冲。
有时间上图。
fairchild
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  • 2011-11-2 09:26:50
 
"对于固定电容,分布电感越大,正向过冲越大反向没影响,"
不理解,感量增大,反向怎么会没影响?
dog72
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  • 2011-11-2 09:38:35
 
反向没有电源持续供电,正向是个Boost,电感越大放电时间越长,电源输出能量越多。
blueskyy
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  • 2011-11-2 10:00:30
 
比较下:
1. L-C 网络的(零状态下)的阶跃响应 ,即:输入VIN 由0V突跳到 V
2. L-C 网络的对应的 零输入响应 ,即:L-C网络在1。步完中 全稳定后(电容电压=V),将Vin然接到0V 。
该例子不妥
dog72
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  • 2011-11-2 10:10:40
 
上图吧:
仿真电路图


50nH电感波形


200nH电感

blueskyy
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  • 2011-11-2 10:18:11
 
谢谢,1 图应该很清楚地揭示出:上升过冲=下降过冲
在有阻尼的情况下,我56楼例子不妥 ~
dog72
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  • 2011-11-2 10:28:05
 
阻尼足够大的话,过冲应该又都一样了。相当于电感大部分能量被消耗了
dog72
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  • 2011-11-2 10:33:49
 
米勒不容易仿真
blueskyy
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总工程师
  • 2011-11-2 10:33:00
 
dog72兄,在200nH时,能不能将Vin的驱动波形的周期展宽点?
第二个过冲波 :上升沿=(约)下降沿的 =4V 左右。
第一个为什么差这么多??是不是驱动的周期和震荡的周期太接近?而不能真实代表阶跃响应?
dog72
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副总工程师
  • 2011-11-2 10:36:19
 
有可能,我晕刚好谐振?这也太巧了吧
dog72
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副总工程师
  • 2011-11-2 10:42:44
 
调宽了


这会调对了,验证了你的想法,LC阶跃时间一样,过冲一样。
blueskyy
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总工程师
  • 2011-11-2 11:05:05
 
谢谢啊 ~
会仿真真好~
dog72
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  • 2011-11-2 11:23:05
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呵呵,还是要先想明白。我昨晚就是黑着仿真,结果仿出来结论也是错的。所以,知行合一很难啊。
blueskyy
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  • 2011-11-2 11:21:31
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红色的波形是什么呀?
从输出绿色的波形(电容电压)比较看来,红色波形超前绿色的波形(彼此刚好有个微分的对应关系,绿色最大,红色恰恰最小;红色最小,绿色恰恰最大),
如果没有猜错的话,红色的应该是电容电流波形,对不对?
dog72
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  • 2011-11-2 11:24:00
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对呀,上面写着呢Ic1啊
blueskyy
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总工程师
  • 2011-11-2 11:27:18
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眼睛不好,看不清楚。也就没有注意看~
dog72
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  • 2011-11-2 11:35:29
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多大岁数了?或者是高度近视?
blueskyy
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总工程师
  • 2011-11-2 11:43:55
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近视 呀(又不愿意带眼镜)~
dog72
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  • 2011-11-2 13:27:55
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推荐你使用LTSpice,很容易上手,连我这样的老家伙都轻松上手了。
blueskyy
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总工程师
  • 2011-11-2 13:34:03
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谢谢兄台 ~
看到许多兄台精彩的帖子:思想深邃,思维缜密,望以后多多指教 ~
dog72
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副总工程师
  • 2011-11-2 13:39:44
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别客气,相互交流,我也受益匪浅
blueskyy
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总工程师
  • 2011-11-2 10:08:10
 
电感越大放电时间越长,这个不假。
但是电流的起点(Ipk_rise)一样么?
dog72
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  • 2011-11-2 10:03:00
 
说错,不是没影响,是没有正向的大。
qq2235569461
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  • 2011-10-31 11:54:17
 
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gaohq
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总工程师
  • 2011-10-31 12:19:10
 
象是谐振了的。上电路图看看
jimmy
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版主
  • 2011-11-1 10:38:21
 
可能是关断之后,下管的米勒电容和电感谐振,产生了这个负电压。
jacky_zhang1975
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高级工程师
  • 2011-11-1 13:33:01
 
      弥勒电容和引线电感谐振,引线电感的储能这两种解释应该接近,如果这种现象存在,那么在同样能量的前提下,dog72的解释就正确。而且,大多数的芯片,灌电流的能力比拉电流的能力强。
fairchild
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高级工程师
  • 2011-11-1 16:08:05
 

在理呀!
meilina
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