ZHDA120 April   2026 LM5125-Q1 , LM51251A-Q1 , LM5125A-Q1

 

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  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2LM5125/6A-Q1 栅极振铃问题
  6. 3栅极振铃问题的根本原因
  7. 4针对栅极振铃问题进行设计
  8. 5总结
  9. 6参考资料

4 针对栅极振铃问题进行设计

LM5125A-Q1 和 LM5126A-Q1 广泛用于汽车外部放大器。该测试遵循应用的设计场景作为参考，作为 表 4-1 中的主要测试设置

表 4-1 测试设置
参数 值
输入电压 14.4V
输出电压 35V
开关频率 400kHz
电感器 Lm 3.3µH
HS Rg 2.2Ω
LS Rg 10Ω
MOSFET NVMFS5C670NL

根据原始设计，测试了与 Q1 并联的 1nF、1.5nF，2.2nF 和 3.3nF 电容器，并在高侧 MOSFET 的导通和关断过程中进行了栅极振铃测试。

  1. 原始设计测试：
    原始设计测试结果（HS 导通/LS 关断（左），HS 关断/LS 导通（右））图 4-1 原始设计测试结果（HS 导通/LS 关断（左），HS 关断/LS 导通（右））
  2. HO+1nf：
    HO+1nf 测试结果：HS 导通/LS 关断（左），HS 关断/LS 导通（右）图 4-2 HO+1nf 测试结果：HS 导通/LS 关断（左），HS 关断/LS 导通（右）
  3. HO+1.5nf：
    HO+1.5nf 测试结果：HS 导通/LS 关断（左），HS 关断/LS 导通（右）图 4-3 HO+1.5nf 测试结果：HS 导通/LS 关断（左），HS 关断/LS 导通（右）
  4. HO+2.2nf：
    HO+2.2nf 测试结果HS 导通/LS 关断（左），HS 关断/LS 导通（右）图 4-4 HO+2.2nf 测试结果HS 导通/LS 关断（左），HS 关断/LS 导通（右）
  5. HO+3.3nf：
HO+3.3nf 测试结果：HS 导通/LS 关断（左），HS 关断/LS 导通（右）图 4-5 HO+3.3nf 测试结果：HS 导通/LS 关断（左），HS 关断/LS 导通（右）

表 4-2 汇总了测试结果。

表 4-2 测试结果汇总
HO 状态设计 导通 关断
原始 1.1V 0.7V
HO+1nF 1V 0.7V
HO+1.5nF 0.7V 0.9V
HO+2.2nF 0.6V 0.6V
HO+3.3nF 0.4V 0.5V

因此，考虑到额外损耗及其对开关速度的影响，它可通过计算得出

外部 1.5nF 仅会增加 HO 栅极驱动器损耗。

方程式 3. P=14V×1.5nF×5V×400kHz=42mW

TI 建议在设计阶段为该电容器预留位置；这便于调试，并在出现栅极振铃等问题时消除风险。HO+1.5nF 如 图 4-6 所示

HS MOS 并联 1.5nF 的设计图 4-6 HS MOS 并联 1.5nF 的设计

TI 推荐使用其他设计。

HO 和 PNP 的设计图 4-7 HO 和 PNP 的设计

如 图 4-7 所示，另一种设计方法是在高侧开关的驱动侧整合一个 PNP 晶体管。这种设计用于增强抗噪性能并防止杂散导通。当 HO 输出处于关断状态时，电流通过 PNP 晶体管耦合到 GND，从而防止栅源电压 (Ugs) 累积。这种共基 PNP 下拉配置有效地抑制耦合干扰，从而防止 HO 输出意外激活。