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ZHDS308 July 2026 TPS1HC03-Q1

PRODMIX

断开电感负载时，电感电抗会导致输出电压趋于负值。过高的负电压会导致功率 FET 损坏。为了保护功率 FET，器件在漏极和源极之间实现了内部钳位功能，即 V_DS(clamp)。

方程式 6.

V_{D S (c l a m p)} = V_{V S} - V_{O U T}

在消磁期间 (t_decay)，功率 FET 导通以进行电感能量耗散。总能量在高侧开关中耗散。总能量包括电源的能量 (E_(VS)) 和负载的能量 (E_(load))。如果电阻与电感串联，则部分负载能量会在电阻中耗散。

方程式 7.

E_{H S S} = E_{V S} + E_{l o a d} = E_{V S} + E_{L} - E_{R}

当电感负载关断时，E_(HSS) 会在器件上引起高热应力。功率耗散的上限取决于器件的固有容量、环境温度和电路板耗散条件。

图 8-23 漏源钳位结构

图 8-24 电感负载关断图

从高侧开关的角度来看，E_(HSS) 等于消磁期间的积分值。

方程式 8.

E_{H S S} = \int_{0}^{t_{d e c a y}} V_{D S (c l a m p)} \times I_{O U T} (t) d t

方程式 9.

t_{d e c a y} = \frac{L}{R} \times \ln [\frac{R \times I_{O U T (m a x)} + |V_{O U T}|}{|V_{O U T}|}]

方程式 10.

E_{H S S} = L \times \frac{V_{V S} + |V_{O U T}|}{R^{2}} \times (R \times I_{O U T (m a x)} - |V_{O U T}| \times \ln [\frac{R \times I_{O U T (m a x)} + |V_{O U T}|}{|V_{O U T}|}])

当 R 约等于 0 时，E_(HSD) 为：

方程式 11.

E_{H S S} = \frac{1}{2} \times L \times I_{O U T (m a x)}^{2} \times \frac{V_{V S} + |V_{O U T}|}{|V_{O U T}|}

请注意，下图中对于 PWM 控制的电感负载，建议添加如下所示的外部续流电路，以保护器件免受重复性功率应力的影响。TVS 用于实现快速衰减。

图 8-25 通过外部电路提供保护

下图展示了 5mH 电感负载放电期间 VDS 钳位的接合情况。

图 8-26 5mH 电感负载驱动（VBB = 13.5V，T_AMB = 125°C）

下图显示了器件在电感负载关断期间的最大能量耗散能力。

图 8-27 电感式开关关断的最大能量耗散与电感间的关系（单脉冲，VBB = 13.5V，T_AMB = 125°C）

图 8-28 电感式开关关断的最大能量耗散与峰值电流间的关系（单脉冲，VBB = 13.5V，T_AMB = 125°C）