Паразитная индуктивность. Как её определить?

Большое количество источников питания работают в режиме жесткого переключения. То есть, в некой схеме, некий транзистор открыт, через него в нагрузку спокойно течет некий ток и все очень довольны. Однако внезапно :-) транзистор получает команду немедленно разорвать цепь и очень быстро делает это.

Ток перестает течь, и все бы хорошо, но в цепи, где протекал ток, засела паразитная индуктивность, созданная проводниками. Эта индуктивность крайне возмущается такому быстрому прерыванию тока. За что немедля «мстит» :-) транзистору путем повышения амплитуды напряжения, приложенного к выводам сток-исток — то есть возникает выброс. А выброс сопровождается ещё и колебательным процессом.

Вот эти выбросы на картинке:

Кто виновать — понятно. Что делать? Нужно ставить супрессор или рассчитывать схему клампера, то есть нужен ограничитель перенапряжений. А чтобы рассчитать подобную схему, нужно знать значение паразитной индуктивности, которая создает всё это безобразие.

И что, и как её узнать? На проводах не написана их индуктивность в Генри! Значит будем определять опытным путем. Самое главное, что думать уже не надо, ибо вредно, ведь за нас уже всё придумали, и описали способ определения в документе AN11160 Designing RC snubbers.

Идея заключается в том, что зная частоту колебательного процесса (звона), созданного паразитной индуктивностью и емкостью сток-исток, мы можем определить значение паразитной индуктивности.

Node1 — это то место, где мы измеряем выброс. Формула нам в помощь: , где — значение паразитной индуктивности; — значение паразистной емкости = емкость сток-исток.

Казалось бы просто: посмотри в даташите эту емкость, измерь частоту звона осциллографом и узнаешь искомую индуктивность, однако есть небольшая проблемка: величина емкости сток-исток указана в даташите для определенного напряжения. У нас же напряжение может быть совсем другим, поэтому емкость, взятая из даташита, не будет соответствовать реальному значению. Осталось одно — прочитать application note AN11160 Designing RC snubbers подключить на выводы сток-исток конденсатор с известной емкостью. Назовем эту емкость Cadd. Однако перед тем как подключать Cadd измерим частоту колебательного процесса без этой емкости, и обозначим эту частоту как Fring0.

Теперь же, если продолжить дальше бухтеть о теории, топик превратится в заумную муть непонятно о чём :-), посему дальше все теоретические измышления будут проверены на практике — на макете простейшей схемы. Дабы лучше разглядеть эффект от паразитной индуктивность, а главное, знать её точное значение, поставим в цепь питания дроссель 50мкГн. Он и будет являться нашей паразитной индуктивностью, значение которой мы должны вычислить. То есть, если результат расчета будет близок к значению 50мкГн, то методика определения паразитной индуктивности верна.

В упрощенном виде:

Тык осциллографом на сток:

Не слАбо! Дабы удостовериться, что весь это ужас от паразитной индуктивности, я замыкаю накоротко искуственно введенный дроссель 50мкГн, и вижу такую милую сердцу картину:

Теперь этот чумовой звон надо разглядеть поближе, и заодно измерить его частоту (Fring0): Fring0=838kHz

Ребята из NXP (это я про тот самый документ AN11160 Designing RC snubbers) предлагают подключить конденсатор на выводы сток-исток. Делаю. Конденсатор 1nF:

Глядим на осциллограмму: Звон стал попроще и его частота стала Fring1=554kHz

Теперь, недолго думая, находим отношение Fring0 к Fring1

Далее найдем паразитную емкость сток-исток транзистора:

Cadd — это тот самый подключенный конденсатор на 1nF.

Ну и завершающий аккорд. Искомое значение паразитной индуктивности:

46,2мкГн — весьма близко к искомым 50мкГн. Если измерить частоту звона более точно, то значение будет ещё ближе к номиналу.