在電力電子電路設(shè)計中，MOS管(金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)憑借低導(dǎo)通電阻、高開關(guān)速度及電壓控制的優(yōu)勢，成為電阻分壓電路中實現(xiàn)精準(zhǔn)通斷控制的核心器件，廣泛應(yīng)用于電源管理、信號調(diào)理等領(lǐng)域。然而在實際應(yīng)用中，MOS管關(guān)斷瞬間常出現(xiàn)漏源極電壓(V)超出穩(wěn)態(tài)值的過沖現(xiàn)象，這種瞬時高壓可能擊穿MOS管、損壞分壓電阻及后端負(fù)載，嚴(yán)重威脅電路穩(wěn)定性與可靠性。深入探究過沖產(chǎn)生的根源，是優(yōu)化電路設(shè)計、規(guī)避失效風(fēng)險的關(guān)鍵。結(jié)合電路特性與實際應(yīng)用場景，MOS管控制電阻分壓關(guān)斷過沖的成因主要源于寄生參數(shù)耦合、驅(qū)動電路特性偏差及負(fù)載與分壓網(wǎng)絡(luò)匹配失衡三大核心因素，具體分析如下。

寄生參數(shù)的耦合作用是導(dǎo)致過沖的核心誘因。理想電路模型中常忽略的寄生電容與寄生電感，在MOS管高速關(guān)斷的瞬態(tài)過程中會形成諧振回路，引發(fā)電壓尖峰。MOS管內(nèi)部存在柵源電容(C)、柵漏電容(C)和漏源電容(C)三類關(guān)鍵寄生電容，其中C引發(fā)的米勒效應(yīng)與C的諧振作用對過沖影響最為顯著。關(guān)斷瞬間，柵極電壓快速下降，C存儲的電荷無法瞬時釋放，而C的米勒效應(yīng)會使等效輸入電容倍增，延緩柵極電壓下降速度，延長MOS管關(guān)斷過渡時間。在此過程中，漏極電壓開始上升，C與電路中的寄生電感形成LC諧振回路，導(dǎo)致漏極電壓在諧振中產(chǎn)生過沖。例如在某電阻分壓式降壓電路中，MOS管關(guān)斷時，C與線路電感的諧振使漏極電壓瞬時達到電源電壓的2倍，直接對后端穩(wěn)壓元件構(gòu)成威脅。

電路中的寄生電感同樣不可忽視，其主要來源于PCB走線電感、MOS管封裝電感及母線電容的等效串聯(lián)電感。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，電感兩端會產(chǎn)生與電流變化率成正比的感應(yīng)電動勢(V=L·di/dt)。MOS管關(guān)斷時，漏極電流從導(dǎo)通穩(wěn)態(tài)快速降至零，電流變化率(di/dt)極大，寄生電感會產(chǎn)生反向感應(yīng)電動勢，該電動勢與電源電壓疊加后直接作用于MOS管漏源極，形成顯著過沖。在大電流功率應(yīng)用場景中，若PCB布線不合理導(dǎo)致線路電感增大，過沖現(xiàn)象會更加劇烈。某功率MOS管驅(qū)動電路因布線過長，寄生電感過大，關(guān)斷瞬間漏極電壓過沖峰值達到電源電壓的3倍，最終導(dǎo)致MOS管擊穿損壞。

驅(qū)動電路的設(shè)計偏差是加劇過沖的重要推手。MOS管的開關(guān)特性高度依賴柵極驅(qū)動信號的穩(wěn)定性，驅(qū)動電路的參數(shù)選擇與電壓穩(wěn)定性直接影響關(guān)斷速度與瞬態(tài)特性。若柵極驅(qū)動電阻(R)過小，會使柵極電壓下降速度過快，導(dǎo)致漏極電流的di/dt急劇增大，進一步強化寄生電感的感應(yīng)電動勢效應(yīng)，使過沖電壓峰值升高。反之，驅(qū)動電阻過大雖可減緩過沖，但會增加開關(guān)損耗，需在兩者間平衡。同時，驅(qū)動電源的紋波與電壓波動會在關(guān)斷瞬間引發(fā)柵極電壓震蕩，通過C的耦合作用傳遞至漏極，疊加形成過沖。此外，驅(qū)動電路的接地設(shè)計不當(dāng)會引入額外寄生電感，與柵極電容形成諧振，進一步惡化關(guān)斷瞬態(tài)的電壓穩(wěn)定性。

負(fù)載特性與電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的匹配失衡會放大過沖效應(yīng)。在電阻分壓電路中，負(fù)載電阻與分壓電阻的比值決定電路穩(wěn)態(tài)電流，而負(fù)載特性直接影響關(guān)斷瞬間的電流變化規(guī)律。當(dāng)負(fù)載電阻較小時，電路導(dǎo)通時的穩(wěn)態(tài)電流較大，關(guān)斷瞬間電流從高值急劇歸零，di/dt增大，寄生電感產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢隨之升高，過沖現(xiàn)象更明顯。在某MOS管控制的分壓式恒流源電路中，當(dāng)負(fù)載電阻降至臨界值以下時，關(guān)斷過沖電壓急劇上升，通過增大負(fù)載電阻或調(diào)整分壓比后，過沖現(xiàn)象得到有效緩解。此外，分壓電阻的寄生電感也會加劇過沖，高頻應(yīng)用場景中，大阻值分壓電阻的引線電感不可忽視，其與MOS管漏源電容形成的諧振回路，會在關(guān)斷瞬間產(chǎn)生額外電壓尖峰。

其他輔助因素也可能誘發(fā)或加劇過沖現(xiàn)象。電路布局不合理會導(dǎo)致功率回路與驅(qū)動回路的寄生電感增大，例如功率走線過長、柵極驅(qū)動線與功率線平行布線等，會增加電磁耦合干擾，使關(guān)斷瞬態(tài)的電壓波動更劇烈。溫度變化會影響MOS管的閾值電壓與寄生電容參數(shù)，高溫環(huán)境下，MOS管閾值電壓降低，關(guān)斷延遲時間變化，可能導(dǎo)致電流變化率異常，間接放大過沖。此外，母線電壓的波動會改變關(guān)斷瞬間的電壓基準(zhǔn)，當(dāng)母線存在紋波時，寄生電感的感應(yīng)電動勢與紋波疊加，會使過沖峰值進一步升高。

綜上，MOS管控制電阻分壓關(guān)斷過沖是多因素協(xié)同作用的結(jié)果，其中寄生參數(shù)引發(fā)的諧振效應(yīng)是核心根源，驅(qū)動電路的參數(shù)偏差與負(fù)載匹配失衡是重要放大因素，電路布局與環(huán)境因素則起到輔助影響作用。這些因素通過改變關(guān)斷瞬態(tài)的電流變化率、延長過渡時間或形成諧振回路，最終導(dǎo)致電壓過沖。在實際電路設(shè)計中，需通過優(yōu)化PCB布局減小寄生參數(shù)、合理選擇驅(qū)動電阻與驅(qū)動電源、優(yōu)化分壓比與負(fù)載匹配等措施，抑制過沖現(xiàn)象。深入理解過沖產(chǎn)生的機理，不僅能提升電路設(shè)計的可靠性，也為電力電子系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行提供技術(shù)保障。