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寄生电感的介绍

发布时间:2022-12-05 来源:微源 责任编辑:wenwei

【导读】不知道大家在调试电路的时候,有没有遇到这种情况,就是板子上所有的元器件参数和焊接都是正确的,可是通电以后,电路中的某些器件立马就发生了损坏。这种现象很有可能跟电路中一种隐藏的东西有关 -- 寄生电感。


顾名思义,寄生电感是指寄生在电路板的PCB走线或其他元器件上的电感。一般来说,有导线的地方就会有寄生电感,比如PCB上的铜线、过孔,甚连芯片内部的bonding线上都会存在一定量的寄生电感,这些寄生电感的感量一般是从几nH到几十nH不等。


●   以LP6451同步Buck电路介绍寄生电感对电路的影响。


图1是LP6451的典型应用原理图,LP6451采用COT控制架构,支持最高18V的直流输入,可提供最大3A的负载电流,同时LP6451还集成了输入欠压保护,输出短路保护,过流保护,过温保护等功能,具有电气性能优异,安全性好等优点,是一款极具性价比的同步buck控制芯片。


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图1:LP6451典型应用原理图


寄生电感对输入端的影响。


在LP6451方案的输入端,会放置2颗陶瓷电容C2,C3对输入电压进行滤波,起到稳定输入电压的作用。在PCB板上,从电路输入端到电容C2和C3的两端是通过PCB上的走线来连接的,而这些走线实际上就是存在寄生电感的,我们通过仿真软件来看一下,在引入20nH的寄生电感L1后,电路上电时,在输入端会发生什么样的变化。


从图2的仿真结果来看,当蓝色的输入电压由0V升高到12V的时候,电容C1上的电压并不是升高到稳定的12V,而是变成了振荡的正弦波,而正弦波的峰值电压则达到了24V,是输入电压12V的2倍。如果这个电压超过了电路中的元件的最高耐压值,就会造成这些元件的损坏。


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图2:仿真结果


这时,很多工程师可能就会提出疑问,为什么在实际的应用过程中,并不是每次都能看到输入电容上产生这种振荡呢?这是因为PCB板上的走线,除了引入了寄生电感外,也额外引入了电阻,而这个电阻对正弦振荡起到了阻尼衰减的作用。我们在之前的仿真电路的基础上额外加入了电阻R1,可以看出随着电阻R1阻值的增加,输入电容上的电压衰减速度变快,最高电压也迅速降低。


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图3:新仿真结果


虽然在输入端由于寄生电感产生的电压振荡可以同时被寄生电阻缓解,但我们在设计电源时,仍要时刻注意上电瞬间输入电容上的电压波形,以防产生异常的高压,对输入电容后面的电路元件造成损坏。


下期我们继续介绍寄生电感对BUCK电路中开关管的影响。


来源:微源



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