大家好，我是硬件微講堂。很高興能分享我的第3篇原創(chuàng)文章。

上周發(fā)了關于信號振鈴(一) 的文章，正好這周在一個微信群里看到小張問到有關振鈴的波形問題。

小李說是阻抗不匹配(不連續(xù))導致產生振鈴。

另外，小王也發(fā)出來之前遇到過的類似波形，予以求證原因。而小趙站出來說，這個并不是阻抗不匹配，不能用這個理論解釋。

可以看出，大家對這個現象還是很感興趣，同時也有很大疑慮，所以我覺得有必要再聊一聊。

SW在什么情況下會出現振鈴？

既然小張說是電源上的SW，那么我們就找個電源分析下這個SW。

下圖是用TI的LMR14020搭建的Buck電路。仿真軟件是TINA-TI。Vin=20V，Vout=3.3V，Imax=2A。

(點擊可查看高清大圖)

當我們把負載Rload設置為3.3Ω，即輸出電流為1A時，獲得的VSW和Iinductor波形如下圖所示：

當我們把負載Rload設置為66Ω，即輸出電流50mA(輕載)時，獲得的VSW和Iinductor波形如下圖所示：

看著下面的Vsw是不是有點像小王發(fā)出來的SW波形，由于這個仿真波形是用放大后的截圖，不可避免的有些波形細節(jié)不能體現。我們再用仿真示波器看看Vsw實時的波形，如下圖所示：

Vsw仿真的示波器波形非常接近小王發(fā)出來的實際示波器波形，如下圖。

通過這個對比，我們基本可以得出階段性結論：Vsw上的振鈴波形是在電源負載輕載下獲得的。在正常負載或重載下，則不會出現振鈴。

但是，如果你要問多大算輕載，多大算重載，這是個好問題，但不好意思，我無法回答。因為每個電源系統帶載能力不同，負載屬性也不同(有的純阻性，有的偏感性)，所處工作環(huán)境不同，對電源系統的狀態(tài)也有影響。

SW為什么會出現振鈴？

說到為什么SW會出現振鈴，上周的文章中講到振鈴可以從兩個維度來分析。

維度1：從傳輸線理論維度，信號反射，是阻抗不連續(xù)導致的！

維度2：從LC諧振維度，LC有發(fā)生串聯諧振，LC諧振的選頻特性將信號狀態(tài)切換時的高次諧波頻率分量選出并放大，疊加到基波上進而形成振鈴。

前面小李說的“阻抗不匹配”，這個不能說沒道理，只是我個人覺得，在這里用傳輸線的理論來解釋不合適，而從LC諧振維度去分析更為合適。

細心的小伙伴會發(fā)現，在上面仿真的Vsw和Iinductor波形之間存在對應關系。如下圖所示：

紅色區(qū)域，標記為①，Vsw為高電平，此時Buck的MOS管(上管)導通，Vin給電感L和負載充電，所以電感電流Iinductor上升。

通過電感的公式，也可以理解，此時電感電流以一定斜率(di/dt)上升，所以電感上表現的電壓Vsw為一個固定值。

藍色區(qū)域，標記為②，Vsw為低電平，測試Buck的MOS管(上管)關斷，由電感儲存的能量來給負載供電，并靠二極管來續(xù)流，完成通路。所以此時電感電流Iinductor下降。

同樣結合公式，電感電流以一定斜率(di/dt)下降，所以Vsw也表現為一個固定值。

橙色區(qū)域，標記為③，Vse表現為振蕩，此時電感內儲存的能量已釋放完，電流已基本為零，引起二極管續(xù)流截止。理論上此時回路斷開，不存在閉合回路。但是由于電感周圍存在很多寄生電容，如PCB的分布電容、二極管的寄生電容等，形成了LC振蕩回路。

同樣結合公式，電感電流Iinductor降為0，對于di/dt卻是發(fā)生了巨變。L恒定，則V也發(fā)生巨變，產生很大的反向電動勢。由于電感回路存在阻抗，所以這個振蕩表現為帶阻尼的振蕩，由此振鈴出現！

總  結

1、SW在什么情況下出現振鈴：Vsw上的振鈴波形是在電源負載輕載下獲得的。在正常負載或重載下，則不會出現振鈴。

2、SW為什么會出現振鈴：在這里用傳輸線的理論來解釋不合適，而從LC諧振維度去分析更為合適。

闡述了Vsw和Iinductor波形曲線的三個區(qū)域，并分析了各自出現的原因。其中區(qū)域③出現振蕩，是因為寄生的電容與電感形成LC振蕩回路，產生很大的反向電動勢。同時由于回路中存在阻抗，所以表現在帶阻尼的振蕩，即振鈴出現。

怎么樣？一個簡短的問題，給出的回答可淺可深，就看你對這個知識點的理解達到怎樣的程度。你學廢了么？

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文章中的搭建的仿真工程文件，詳見附件，可免費獲取。仿真軟件：TINA-TI。