减小噪声策略：缓冲器、自举和栅极电阻

一路上

前言

改善噪声对策，我们将解释三种不同的降低噪声的方法，包括添加用于降低噪声的电路和元件。

1.缓冲器可以减少开关时的振铃，但会增加损耗。

2.添加自举电阻后，可以降低上升沿噪声，但MOSFET的开关损耗会增加。

3.通过在栅极处添加电阻，可以降低上升噪声和下降噪声，但会增加 MOSFET 损耗。另外，使用内置MOSFET的IC时，不能插入该电阻。

添加缓冲电路

添加缓冲电路是降低噪声的常用方法。这里我们将描述在输出上添加缓冲电路，但在输入上添加缓冲电路也是可能的。在此示例中，通过在开关节点添加 RC 电路，开关过程中出现的高频振铃被分流到 GND。

然而，根据所添加的缓冲电路，可能会出现损耗。如果增加电容器的电容以提高效率，则电阻器必须能够承受功率。下面是缓冲器损耗的计算示例。

损失计算示例：
缓冲电阻为 10Ω、缓冲电容为 1000 pF、输入电压为 12 V、振荡频率为 1 MHz 时的电阻允许损耗；
缓冲损耗： P ＝ C ×V 2 × fsw；
1000pF × 12 2 × 1MHz ＝ 0.144W ⇒ MCR18(3216)的电阻额定功率：需要0.25W或更高。

插入自举电阻

使用N沟道MOSFET作为高侧开关的IC具有BOOT引脚（根据IC的不同，名称可能会有所不同）。这向自举电路（通常在 IC 内）提供输出电压，并为高侧 MOSFET 提供足够的栅极驱动电压。BOOT引脚连接到开关节点，因此通过在该点插入电阻，可以使上桥臂MOSFET导通时的电压逐渐上升。

结果，可以减轻接通期间的噪声；该技术的缺点是开关时间较长，从而增加了MOSFET的开关损耗。

高侧 MOSFET 栅极插入电阻

这种方法中，通过在高侧 MOSFET 的栅极和栅极驱动器之间插入一个电阻，限制栅极电荷，并且使高侧 MOSFET 的上升和下降逐渐或“钝化”，可以说，降低开启和关闭期间的噪音。与添加自举电阻一样，MOSFET 开关损耗也会增加。

然而，该方法不能用于具有内部开关的IC。它仅适用于控制器 IC 与外部开关一起使用的配置。

结语

前面讲过布线转角对传导和辐射噪声影响，更多布线内容请看：PCB布线规范与设计原则（收藏版）。