感性负载产生负压的影响分析

1. 前言

在开关控制的电路中，若负载带的是感性负载如电磁阀或者电机，要注意感性负载产生的负压对开关的影响，下面对感性负载（下面直接用电感介绍）产生负压的原因、影响以及解决措施进行介绍。
这篇文章可跟电源专栏的《buck同步整流sw点负压问题》联合看。

2. 产生负压原因

带感性负载时，开关管在导通期间，电感上的电流逐渐增大，感应电压阻止电流增大，所以是左正右负。

开关管关断时，由于电感上的电流要减小，电感的特性是电流不能突变，所以电感产生左负右正的感应电压来阻止电流的减小，忽略电感内阻的电压，那右端为地，所以左端为负，这就是产生负压的原因。

3. 影响分析

那负压会产生什么影响呢？
主要影响是开关管的VDS增大，开关管会过压损坏。

4. 解决措施

解决措施是为电感所储存的能量提供一个泄放回路，从而减小电感的瞬变电压。
解决措施是基于开关芯片是整体，对外围电路进行优化来说的，没有具体涉及到抑制开关管变化速率的措施。

4.1 增加续流二极管

增加续流二极管给电感放电。续流二极管导通，开关点就会被拉到地，起到保护作用。

续流二极管可以增加串联电阻，减小其通过的电流。
当然可以增加TVS管达到快速续流，如下图所示。

4.2 增加RC网络

RC主要是利用C充放电来控制L瞬态电压的缓慢变化。也可用R,RCD反正就是泄放回路，跟电源中抑制尖峰电压的措施差不多，区别是放电快慢和耗能了。

4.3 增加压敏电阻

当压敏电阻两端的电压超过其承受电压时，压敏电阻阻值迅速减小，以控制其两端的电压减小，从而限制感性负载两端的电压。

4.4 mos的GD增加稳压管

最后一种是高侧开关芯片中采用的比较多的一种，在mos的GD两端增加稳压管。具体原理是，当电感为产生负压时，mos的DS电压超过稳压管电压值时，稳压管导通，G点电压被拉高，导致GS电压增加，mos管导通，电感上的电流通过mos续流，所以mos的DS电压不会高，不至于被损坏。

其实在这里我产生了一个疑问点，若mos的S端为负，而mos关断时，G为0，那gs电压不还是大于0，mos还是会导通呀，这样加稳压管的措施不是多此一举？
目前没有找到资料讲这一点，只能推测，mos关断时，不一定为0，也许为了更可靠的关断，给的是个负压呢，所以将G拉到正压，可定可以有效导通了。

参考文献

《电气系统感性负载干扰的成因及抑制方法》
《感性负载过电压及其抑制》
《应用于高侧开关感性负载退磁的 负压箝位电路》
《TPS27160 datasheet》

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