信号振铃遇到过没？来聊聊为啥(二)

上周发了关于信号振铃的文章(信号振铃遇到过没？来聊聊为啥)，正好这周在一个微 信群里看到有小张问到有关振铃的波形。

有小李说是阻抗不匹配(不连续)导致产生振铃。

另外，小王也发出来之前遇到过的类似波形，予以求证原因。而小赵站出来说，这个并不是阻抗不匹配，不能用这个理论解释。

可以看出，大家对这个现象还是很感兴趣，同时也有很大疑虑，所以我觉得有必要再聊一聊。

   

SW在什么情况下出现振铃

   

   

既然小张说是电源上的SW，那么我们就找个电源分析下这个SW。

下图是用TI的LMR14020搭建的Buck电路。仿真软件是TINA-TI。Vin=20V，Vout=3.3V，Imax=2A。

(点击可查看高清大图)

当我们把负载Rload设置为3.3Ω，即输出电流为1A时，获得的VSW和Iinductor波形如下图所示：

当我们把负载Rload设置为66Ω，即输出电流50mA(轻载)时，获得的VSW和Iinductor波形如下图所示：

看着下面的Vsw是不是有点像小王发出来的SW波形，由于这个仿真波形是用放大后的截图，不可避免的有些波形细节不能体现。我们再用仿真示波器看看Vsw实时的波形，如下图所示：

Vsw仿真的示波器波形非常接近小王发出来的实际示波器波形，如下图。

(图片来自**群聊天，如有侵权，请联系删除)

通过这个对比，我们基本可以得出阶段性结论：Vsw上的振铃波形是在电源负载轻载下获得的。在正常负载或重载下，则不会出现振铃。

但是，如果你要问多大算轻载，多大算重载，这是个好问题，但不好意思，我无法回答。因为每个电源系统带载能力不同，负载属性也不同(有的纯阻性，有的偏感性)，所处工作环境不同，对电源系统的状态也有影响。

   

SW为什么会出现振铃

   

   

说到为什么SW会出现振铃，上周的文章中讲到振铃可以从两个维度来分析。

维度1：从传输线理论维度，信号反射，是阻抗不连续导致的！

维度2：从LC谐振维度，LC有发生串联谐振，LC谐振的选频特性将信号状态切换时的高次谐波频率分量选出并放大，叠加到基波上进而形成振铃。

前面小李说的“阻抗不匹配”，这个不能说没道理，只是我个人觉得，在这里用传输线的理论来解释不合适，而从LC谐振维度去分析更为合适。

细心的小伙伴会发现，在上面仿真的Vsw和Iinductor波形之间存在对应关系。如下图所示：

红色 区域，标记为①，Vsw为高电平，此时Buck的MOS管(上管)导通，Vin给电感L和负载充电，所以电感电流Iinductor上升。

通过电感的公式，也可以理解，此时电感电流以一定斜率(di/dt)上升，所以电感上表现的电压Vsw为一个固定值。

蓝色 区域，标记为②，Vsw为低电平，测试Buck的MOS管(上管)关断，由电感储存的能量来给负载供电，并靠二极管来续流，完成通路。所以此时电感电流Iinductor下降。

同样结合公式，电感电流以一定斜率(di/dt)下降，所以Vsw也表现为一个固定值。

橙色 区域，标记为③，Vsw表现为振荡，此时电感内储存的能量已释放完，电流已基本为零，引起二极管续流截止。理论上此时回路断开，不存在闭合回路。但是由于电感周围存在很多寄生电容，如PCB的分布电容、二极管的寄生电容等，形成了LC振荡回路。

同样结合公式，电感电流Iinductor降为0，对于di/dt却是发生了巨变。L恒定，则V也发生巨变，产生很大的反向电动势。由于电感回路存在阻抗，所以这个振荡表现为带阻尼的振荡，由此振铃出现！

   

总结

   

   

总结下今天聊到内容：

1、SW在什么情况下出现振铃：Vsw上的振铃波形是在电源负载轻载下获得的。在正常负载或重载下，则不会出现振铃。

2、SW为什么会出现振铃：在这里用传输线的理论来解释不合适，而从LC谐振维度去分析更为合适。

阐述了Vsw和Iinductor波形曲线的三个区域，并分析了各自出现的原因。其中区域③出现振荡，是因为寄生的电容与电感形成LC振荡回路，产生很大的反向电动势。同时由于回路中存在阻抗，所以表现在带阻尼的振荡，即振铃出现。

补充说明：

由于该仿真工程是从TI的Webench导出的，元器件在TINA-TI中表现为宏文件。拿到原工程文件，要修改Rload时，双击Rload会弹出如下界面，点击“进入宏”，进入宏定义。

进入宏定义后，直接修改箭头1处的数字，修改阻抗；再点击箭头2处，保存对宏的修改。之后，Rload就已经被修改。

怎么样？一个简短的问题，给出的回答可浅可深，就看你对这个知识点的理解达到怎样的程度。你学废了么？