同步BUCK降壓變化器是非常經典的一種電源結構，其上、下管分別于工作在不同的狀態(tài)，其中，上管工作在主開關狀態(tài)，漏極的電流由漏極D流向源極S；下管工作在同步整流狀態(tài)，漏極的電流由源極S流向漏極D。因為上、下管工作的狀態(tài)不同，所以，它們的開關特性也不相同。

通常，上管為硬開關工作狀態(tài)，具有導通損耗和開關損耗；下管為軟開關工作狀態(tài)，只有導通損耗，但是由于下管的寄生二極管在死區(qū)時間內會導通續(xù)流，因此，下管的寄生二極管在死區(qū)時間內具有導通損耗，同時具有二級管的反向恢復損耗。

功率MOSFET的寄生參數(shù)模型如圖1所示，其中，G、D、S分別為封裝好的器件外部的柵極、漏極和源極，G1、S1分別為內部器件的柵極、源極，LD為漏極的封裝電感，LS為源極的封裝電感，LG為柵極的封裝電感，RG為內部的柵極電阻總和。

圖1：功率MOSFET的寄生參數(shù)模型

電感中流過變化的電流時，其產生的感應電動勢會抑制這種電流的變化。如圖2左邊所示，電感中流過的電流從A到B隨時間變大，那么產生的感應電動勢會抑制電流從A到B的變大，感應電動勢對應的方向為：上正下負。同樣，若電感的電流隨時間降低，感應電動勢對應的方向為：上負下正。

圖2：電感的感應電動勢

源極的封裝電感LS同時在主功率回路和柵極的驅動回路中，上、下管由于漏極的電流方向不同，那么，LS對于開關特性的影響也不同，下面分別進行分析。

1、上管源極寄生電感對開關性能的影響

上管工作于主開關狀態(tài)，漏極的電流由漏極D流向源極S，上管在開通的過程中，ID的電流從0開始增加，LS的電流也是從0開始增加，LS的感應電動勢VLS阻止其電流的增加，感應電動勢VLS方向為：上正下負。

圖3：上管源極寄生電感的開通特性及波形

VGS=VG1S1+VLS+VRG+VLG

其中，VGS：外加的G、S電壓；

VG1S1：內部實際的G1、S1的電壓；

VRG：柵極驅動電阻的電壓；

VLG：柵極寄生電感的電壓。

VG1S=VG1S1+VLS

因此，最內部VG1S1的電壓低于VG1S：VG1S1<VG1S，相當于源極封裝電感LS的感應電壓降低Ciss的充電速度，也就是降低上管的實際開通速度，上管的開通時間變長，實際開通速度變慢，開通損耗增大。

同樣，在關斷的過程中，在LS上的感應電動勢VLS的方向為：上負下正，最內部VG1S1的電壓高于VG1S：VG1S1>VGS，LS的感應電壓導致上管的實際關斷速度變慢，關斷時間變長，關斷損耗增大。

圖4：上管源極寄生電感的關斷特性

2、下管源極寄生電感對開關性能的影響

下管工作于同步狀態(tài)，漏極的電流由源極S流向漏極D。上管關斷后，下管在開通的過程中，ID的電流從0開始增加流過寄生的二極管，LS的電流也是從0開始增加，LS的感應電動勢VLS阻止其電流的增加，在LS上的感應電動勢VLS的方向為：上負下正。

VG1S=VG1S1-VLS

在LS的電流增加到輸出電流IO之前，開通下管，最內部VG1S1的電壓高于VG1S：VG1S1>VG1S，相當于下管實際的開通速度變快，開通時間變短，寄生二極管導通時間變短，二極管導通損耗降低。只要在二極管增加到輸出電感電流IO之前，開通下管，LS就有加速下管開通的作用。

圖5：下管源極寄生電感的開通特性

如果二極管電流增加到輸出電感電流IO之后、也就是二極管完全完成換流之后，再開通下管，LS的電流基本上保持不變，LS的感應電動勢VLS為0，LS對下管的開通速度基本上沒有影響。

相應的，下管在關斷的過程中，在死區(qū)時間內，電流從溝道轉移到寄生二級管，LS的電流維持不變，在這個時間段，對下管的關斷速度幾乎沒有影響。如果下管關斷的速度特別慢，在二極管的電流增加到等于輸出的電感電流之前，上管開始開通，上管電流增加，下管電流減小，這時，下管的LS感應電壓VLS上正下負壓，導致VG1S1的電壓突然降低，加速開斷，從而減小上、下管的短路直通。

下管的LS感應電壓VLS會隨著負載電流的變化而變化。上、下管同時開通工作在短路直通狀態(tài)，控制不好發(fā)生嚴重的短路直通，系統(tǒng)會有損壞的威脅，大多系統(tǒng)不會工作在這種方式。

實際的應用，除了封裝電感LS，源極主功率回路的PCB的寄生電感LS-ex具有和LS同樣作用，影響開關特性，因此，封裝電感LS和源極主功率回路的PCB的寄生電感LS-ex之和，統(tǒng)稱為：common source inductance。

免責聲明：本文內容由21ic獲得授權后發(fā)布，版權歸原作者所有，本平臺僅提供信息存儲服務。文章僅代表作者個人觀點，不代表本平臺立場，如有問題，請聯(lián)系我們，謝謝！