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boost功率管关断时SW端仍走大电流的问题

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
最近做了个boost升压电路,在工作时,功率管导通时正常,但是当功率管关断时,SW电压为输出电压加一个SS24的导通压降没问题,
但是此时功率管仍然有很大电流,而这时功率管的gate端确实是拉到0的(gate有引脚出来),如果在SW与gnd加个10nF的电容则可
以解决此问题,所以猜想关断时是否因为SW的上升时间太快,可能触发了功率管的寄生NPN,电流经SW-衬底-GND通路?小弟实在
想不出原因,请各位前辈不吝赐教,小弟感恩不尽。

正常工作时本来就有半个周期功率管关断,什么叫功率管关断?你是指负载也变成0吗?

是指一个周期内当功率管关断的那段时间,电流本应该全部走SS24,但是并非如此,功率管本身也有很大电流,
比如输出5V/0.3A时,输出电压电流大致正常,但是输入电流却很大,因为关断时SW走了很大一部分电流。

buffer如果不是太强的话,会不会通过漏栅电容耦合到栅端把NMOS打开?不确定,只是猜测。还有,仿真可以仿出寄生NPN的snapback么?

仿真仿不出NPN的,即使耦合到gate的电压,也是极低,应该不可能走那么大电流,可以到1A以上。

1. NMOS关掉时有电流是在关掉过程有电流,还是OFF Time时间内都有电流?
2. 你的输入输出是多大电压情况有这个问题?NMOS是什么工艺的器件?
3. NMOS的layout是怎么做的?每个Finger都有做Buck接触?或者多少个Finger做一个Buck接触?或者是没有Buck接触,只在最外面做了Buck接触环?
我怀疑是你的NMOS只在最外面做了Buck接触环,这会导致内部衬底接触不足,NPN管会开启。但这种情况应该和你的输出电压相关的,输出电压低到某个值应该就没此问题了。你在管子的DS端加一个电容会好,也和此原因相似。
详细测试一下看看。

谢谢CDS的分析,
1、整个OFFTIME时间都有电流
2、输出电压内部设定为5V,和输入电压关系好像不是很大,NMOS是CSMC 5V工艺,breakdown电压为10左右,OFF时SW上升时间4ns,SW最高尖峰有7V左右,加电容的话尖峰6V多点。
3、50个finger一个cell围P+ ring,每个finger尺寸为80/0.6,SW的ESD尺寸为50/0.6,W=8,ESD MOS一起围一个P+ RING.
另外请问寄生NPN导通是因为尖峰耦合电流到衬底电阻导致NPN导通还是说J尖峰太高将DRAIN端PN结雪崩击穿后再使得NPN导通呢,如果是前者的话,那是不是和输出电压高低关系不是很大呢?

查查NMOS的另一端到第的电流。
NMOS关断一刻,如图ISW的确不能立刻到0,因为寄生100p级别和电感5nH级别。
你加了10nf,确实会变好,di/dt变小很多,寄生的效应就消失了。但是效率有较大影响。
建议测一测NMOS另外一端到第的电流,比较一下ISW。

初步确认应该不是电压太高的原因造成的,因为只要SW与GND加10nF电容,即使我把输出电压由5V升高到6.5V,这样功率管关断时最高尖峰有9V,也不会出现上述现象,所以我判断应该是SW上升速度太快引起的,但是SW上升太快是把DRAIN端PN结雪崩击穿而走电流还是将寄生NPN大开走电流呢?还有怎么样去避免这种情况呢,加大NMOS的Length有效吗?

SW过冲确实会触发NPN导通,但功率NMOS面积巨大,其部分寄生NPN管导通也会将大部分电感电流抽走,那你Vsw电压应该短时间就拉低,就像ESD,Vsw应该没法保持在较高电压的。而你说Vsw保持在Vout+diode.这好像说不通啊?

是不是SW过快的变化触发latch up了,查看一下所有SW相关的layout.

从LZ的描述来看,很有可能是引起功率管寄生NPN导通.

再做一圈N+ GUARD RING, 接 VCC

请问小编最后该问题怎么解决的?SW上升速度过快为何会造成漏电?什么原理?

我发现国内做电源的比做其他的平均水平偏低。希望小编已经正确认识到这个现象的原因。

LS的兄弟能否解释下正确原因是什么,大家学习下

小编怎么丢一句话就走了,解释下啦

学习一下

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