RC snubber即為電阻和電容組成的緩沖電路，它是Mosfet開關電路中極為常見的過沖和振鈴的解決方案。本文將按照下面的思路來探討下RC snubber的相關話題。
- Mosfet開關電路中的過沖和振鈴的影響及形成原因
- RC snubber電路的設計方法
- RC snubber電路的計算工具
一. Mosfet開關電路中的過沖和振鈴的影響及形成原因
在下面的Mosfet組成的半橋電路驅動感性負載時，經常會在Vout上觀測到右側圖中的過沖和振鈴波形，這不期望的電壓不僅會對Mosfet及負載造成過壓的風險，而且會增加Mosefet的開關損耗及電磁兼容中傳到及空間的輻射量。
要想解決這個問題，那么就要先了解過沖和振鈴的成因。實際應用中，元件及電路的一些寄生效應是不可忽視的，Mosfet中寄生的體二極管，PCB 走線電感和器件封裝電感等組成的寄生電感L_lk，以及Mosfet中C_oss等效出的寄生電容C_lk就是過沖和振鈴的罪魁禍首。那么來看下他們是如何“作案”的？
電壓過沖的形成原因：
下面的電路的工作過程可以分解成幾個階段：
- T1之前：Mosfet M1由導通到關閉，體二極管D3進入續流階段，體二極管中的電流IF為正，此時D3中的反向回復電荷增多。
- T1~T2：Mosfet M2導通，M2中電流升高，由于感性負載中的電流不能突變，所以體二極管中的電流IF下降。
- T2~T3：當體二極管中的電流IF下降到零時，由于體二極管的方向恢復電荷需要重新組合，電流會繼續向負方向發展，直到重組完成，達到反向恢復最大電流I_rrm值。
- T3~T4：輸出電壓Vout將隨著Mosfet M2的完全導通而上升，M1體二極管D3的VF將達到最大，二極管反向截至，電流恢復到零，這一過程會引起輸出電壓的過沖。
- T4之后M1的提二極管D3完全關閉。
電壓振鈴的形成原因：
電路中寄生的電容C_lk和寄生的電感L_lk組成了LC震蕩電路，再加上體二極管產生的電壓過沖作為震蕩的激勵，所以輸出電壓將會出現文章開頭所示的振鈴現象。
二. RC snubber電路的設計方法
知道問題產生的機理，問題的解決就好辦的多了。我們可以選擇擁有較低反向恢復電荷的Mosfet元件，可以通過PCB走線的優化降低寄生的電感，也可以通過RC snubber電路來快速將能量快速消耗掉。
加入RC snubber電路就是要調節LC振蕩器的阻尼系數，將能量快速釋放掉，縮短振鈴的幅值和時間。如下圖中，如果阻尼系數=0，則振蕩將無限期進行下去，通常我們選擇阻尼系數=1進行計算。
下面展示了不同RC的值對振鈴的抑制效果。PS：可以介紹LTspice仿真軟件進行先期的調試，縮短問題解決時間。
可以根據下面表格中的“七步法”來進行緩沖電路RC的確定。
三. RC snubber電路的計算工具
同時也提供了計算工具，為電路的設計帶來便捷，有需要的朋友在本文的下方下載。
希望本文的介紹能夠對你有所幫助，歡迎在文章下方進行留言討論。