news 2026/7/23 12:09:27

关于脉冲电流源中开关mos管产生振铃现象的分析

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张小明

前端开发工程师

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关于脉冲电流源中开关mos管产生振铃现象的分析

背景选型:

在设计脉冲电流源时发现:

  1. 由于需要的上升沿时间需要很短(1ns),于是采用了GaN器件(EPC21601),是因为这种器件有三大优势:
  • 氮化镓 FET 物理结构上天然没有体二极管,因此它的反向恢复电荷为0 。没有了电荷拖网的束缚,它说关就关,动作干净利落。
  • 拥有极小的输入电容(Ciss)和输出电容(Coss)。
  • 它是把高速栅极驱动器GaN FET做在了同一个硅片上,也就是说他可以直接由单片机就可以驱动,不需要专门的栅极驱动

问题分析:

关于mos管关断时在D端产生极其强的震荡情况。这种情况是因为在功率侧,也就是电源——负载——D极——S极——地。这个回路中产生了RLC串联谐振。接下来用仿真来分析这种震荡的情况:


  1. 1、在欠阻尼状态():可以看到产生振铃,速度最快,但会产生强烈的电压震荡和过冲,极易击穿激光器。


  1. 2、在临界阻尼状态():理论上的完美状态。它在保证波形完全不震荡、不过冲的前提下,拥有最快的上升/下降速度(没有拖泥带水)


  1. 3、在过阻尼状态():不会震荡,但是波形上升和下降变得像爬坡一样非常缓慢,脉冲沿变宽,无法实现纳秒级驱动。

针对脉冲电流源的电路,电流回路中电阻的来源有:加的电阻、mos的导通电阻,激光器的动态电阻和PCB走线电阻。

电容来源:mos的输出电容(Coss)、激光器的寄生结电容(Cjo)和PCB焊盘的对地寄生电容(几pf)。

电感来源:激光器蝴蝶封装的引脚和内部金丝(大头)、限流电阻的封装电感(几nH)和PCB走线引线电感(PCB每长1mm。大约增加1nH)。

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