ZHCSEX6E December 2015 – June 2025 TPS4H160-Q1
PRODUCTION DATA
7.3.4 電感負載關斷鉗位
斷開電感負載時，電感電抗會導致輸出電壓趨于負值。過高的負電壓可能導致功率 FET 損壞。為了保護功率 FET，器件在漏極和源極之間實現了內部鉗位功能，即 VDS(clamp)。
在消磁期間 (tdecay)，功率 FET 導通以進行電感能量耗散。總能量在高側開關中耗散。總能量包括電源的能量 (E(VS)) 和負載的能量 (E(load))。如果電阻與電感串聯，則部分負載能量會在電阻中耗散。
當電感負載關斷時，E(HSS) 會在器件上引起高熱應力。功率耗散的上限取決于器件的固有容量、環境溫度和電路板耗散條件。
圖 7-5 漏源鉗位結構
圖 7-6 電感負載關斷圖從高側開關的角度來看，E(HSS) 等于消磁期間的積分值。
當 R 大概等于 0 時，E(HSD) 可以簡單地表示為：
圖 7-7 是器件驅動電感負載的波形，圖 7-8 是具有展開時間刻度的波形。通道 1 是輸入信號，通道 2 是電源電壓 VVS，通道 3 是輸出電壓 VOUT，通道 4 是輸出電流 IOUT，通道 M 是測得的功率耗散 E(HSS)。
在波形中，VOUT 從 VVS 到 (VVS – VDS(clamp)) 的持續時間大約為 120μs。當鉗位處于活動狀態時，該器件還會優化關斷轉換率。這種優化可以通過將瞬態功率和 EMI 的影響保持在最低水平，來幫助進行系統設計。如 圖 7-7 和 圖 7-8 所示，受控轉換率約為 0.5V/μs。
圖 7-7 電阻負載關斷波形
圖 7-8 電阻負載關斷展開波形請注意，對于 PWM 控制的電感負載，建議添加如圖 7-9 所示的外部續流電路，以保護器件免受重復性功率應力的影響。TVS 用于實現快速衰減。有關更多詳細信息，請參閱圖 7-9。
圖 7-9 通過外部電路提供保護