同步降壓轉換器中相位節(jié)點的峰值電壓 V PH是確定轉換器可靠性的主要規(guī)格之一。設計人員通常允許相位節(jié)點振鈴高達 MOSFET 數(shù)據(jù)表絕對最大額定值的 85% 至 90%。這個裕度對于轉換器的長期可靠性是必要的，因為電路需要在很寬的環(huán)境溫度范圍內(nèi)（-40 0 C 到 + 85 0 C）安全運行。

從驅動器方面來看，導致相位節(jié)點振鈴的主要因素是上部 MOSFET FET UPPER 導通過程中的柵極驅動器強度。讓我們分析它在具有不同柵極驅動器電阻值的轉換器中的影響。

圖 1 顯示了具有上部 MOSFET 柵極驅動器部分的同步降壓轉換器的頂層。FET UPPER需要充電才能開啟。該電荷來自啟動電容器 C BOOT。充電路徑從 C BOOT開始，到 R BOOT，再到上拉驅動器 P-MOSFET (D UP )、FET UPPER輸入電容器，然后返回到 C BOOT。

圖 1：頂級同步降壓轉換器

為簡化比較，將 R BOOT視為短路，并假設 MOSFET D UP行為在 FET UPPER 導通期間為線性電阻。由于較高的開關功率損耗，較高的 D UP電阻值具有較低的峰值振鈴電壓和較低的轉換器效率。較低的電阻值具有較高的峰值振鈴電壓和更好的效率。

圖 2 顯示了具有不同柵極驅動器強度值的相位節(jié)點振鈴的上升沿。波形來自 TPS543C20 評估板，其中 V IN =12V、V OUT =1V、F SW = 500 kHz、I LOAD = 40A。6Ω D UP的峰值振鈴電壓比8Ω D UP高約6V 。TPS543C20 內(nèi)部D UP的電阻值可以通過外部通信接口（例如I 2 C 協(xié)議）進行編程。波形來自相同的器件和相同的評估板，以最大限度地減少與其他組件的差異。

現(xiàn)在，讓我們將具有不同啟動電阻值的 6Ω D UP與 8Ω D UP 進行比較。從電路分析的第一階來看，6Ω D UP和 2Ω 啟動電阻應該具有與 8Ω D UP相同的峰值振鈴電壓。圖 2 還將 6Ω D UP值與 1Ω、3Ω 和 5Ω 啟動電阻器進行了比較。這些配置的峰值振鈴電壓高于 8Ω D UP值。

我們可能會問為什么帶有 2Ω 啟動電阻的 6Ω D UP和 8Ω D UP值沒有相同的峰值振鈴電壓結果。這是因為 D UP表現(xiàn)為動態(tài) MOSFET，與 R BOOT 的純電阻相比，它在導通過程中需要時間。因此，具有 6Ω D UP和 6Ω D UP加上啟動電阻的相位節(jié)點的上升斜率具有相同的比率，并且比 8Ω D UP斜率更快。

圖 2：TPS543C20 器件上的相位節(jié)點振鈴

圖 3 比較了所有配置的效率。結果清楚地與我們之前的評估相關。6Ω D UP效率最高，峰值電壓振鈴最高。而且，8Ω D UP效率最低，峰值電壓振鈴最低。

圖 3：效率與柵極驅動器強度變化的比較

優(yōu)化主功率級 MOSFET 的柵極驅動器強度以確?？煽啃圆@得最高轉換器效率至關重要。柵極驅動器強度的微小變化會導致轉換器性能的巨大變化。在我們的下一個設計中考慮使用 TPS543C20 固定頻率、非補償可堆疊同步降壓轉換器。