电路中的振铃现象是如何产生的,如何抑制振铃现象

作者:cambrain     发布时间:2024-05-31     点击数:1    

电机驱动电路中的振铃现象,通常指的是在开关过程中,由于电路中的寄生电感和电容形成的谐振电路引起的电压或电流振荡。这种现象在高功率电机驱动器中尤为常见,尤其是在使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作为开关元件时。以下是关于电机驱动电路振铃的几个关键点:


1.  振铃原因 :

    寄生参数 :电机驱动电路中的开关元件(如MOSFET)和布线中存在寄生电感(L)和电容(C)。当开关动作时,这些寄生元件与电路中的主动元件一起形成L-C振荡电路。

    开关瞬态 :开关状态的快速变化会在电路中产生瞬态电压和电流,这些瞬态能量在L和C之间来回振荡,形成振铃现象。

    死区时间 :在半桥或全桥电路中,为了防止上下开关直通,会有死区时间设置。这段时间内,电感电流通过体二极管继续流通,可能导致电压暂降和随后的振铃。


2.  影响 :

    电磁干扰(EMI) :振铃产生的高频信号可能超出规定的电磁兼容性(EMC)标准,干扰其他电子设备。

    电压应力 :振铃的电压尖峰会增加开关元件(尤其是MOSFET)的电压应力,缩短其使用寿命。

    电路稳定性 :长期的振荡可能引起电路不稳定,影响系统性能。


3.  抑制措施 :

    RC缓冲器(Snubber电路) :在开关元件的漏极和源极之间添加RC吸收电路,可以吸收振铃能量,减少振荡幅度。RC值的选择需根据具体的振荡频率和振幅进行计算。

    布局与布线 :优化PCB布局和布线,减少寄生电感,使用短而宽的走线,尽量靠近开关元件放置去耦电容。

    软开关技术 :如零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS)技术,可以在开关转换时降低电压或电流的突变,从而减少振铃。

    改进驱动电路 :优化MOSFET的栅极驱动,减少栅极振荡,使用适当的驱动电阻和电容来控制上升和下降时间。


综上,电机驱动电路中的振铃是需要仔细管理和抑制的现象,以确保系统的可靠性和符合EMC规范。

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参考资料

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1.关于电机驱动中的RC吸收电路 - 电子工程专辑 EE Times China

https://www.eet-china.com/mp/a252645.html

2.马达驱动输出振铃消除-RC电路参数计算方法_直流电机并接的 ...

https://blog.csdn.net/liouyong/article/details/134284716

3.[FAQ] 适用于电机驱动器的 RC 缓冲器设计 - 电机驱动器论坛 ...

https://e2echina.ti.com/support/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/216738/faq-rc

4.可有破绽? BOOST功率回路振铃 实测分析_哔哩哔哩_bilibili

https://www.bilibili.com/video/BV1nU4y1Q7Ba/

5.关于减小NexFETTM MOSFET 震荡的方法 - 德州仪器 TI.com.cn

https://www.ti.com.cn/cn/lit/an/zhca637/zhca637.pdf

6.电机驱动电路中的Snubber网络设计 - CSDN博客

https://blog.csdn.net/sinat_15677011/article/details/119811936

7.什么是开关振铃?振铃的原因?如何优化振铃现象? - 电子 ...

https://www.elecfans.com/d/2372568.html

8.工程师笔记 | MOSFET 驱动振荡那些事 - LaoYaoBa.com

https://laoyaoba.com/n/794987

9.关于减小NexFETTM MOSFET 震荡的方法 - 德州仪器 TI.com.cn

https://www.ti.com.cn/cn/lit/an/zhca637/zhca637.pdf