同步BUCK降壓變化器是應用非常廣泛的一種電源結構，其工作頻率由早期的低于100KHz，提高到200KHz、300KHz、350KHz、500KHz、1MHz，甚至更高，工作頻率的提高帶來的好處是電源系統的體積降低，但是，缺點就是開關損耗會增加。

功率MOSFET在進一步減小導通電阻、降低導通損耗的同時，也要降低相應的寄生電容值，以降低開關損耗。開關電源系統高頻高效的設計要求，也促使功率MOSFET內部結構不斷優化，技術平臺不斷進步。

寄生電容降低，導致BUCK變化器上管開關速度越來越快。上管的開關速度越快，開關損耗越低，但是，也會產生以下問題：

（1）上管開通速度太快，開關節點的電壓尖峰過高，會影響下管長期工作的可靠性；

（2）上管開通速度太快，開關節點的電壓變化率dV/dt過大，會產生EMI的問題；同時，會在下管的柵極耦合感應出電壓，導致下管誤開通。

（3）上管關斷速度太快，開關節點負壓尖峰過高，對PWM IC驅動部分或驅動IC產生問題，如輸入信號邏輯錯誤，內部ESD等保護器件因為過電流而發生損壞；同時還會導致上管發生過壓，影響上管長期工作的可靠性。

開關節點是上、下管以及輸出電感的連接點，在系統PCB板上，對應著一塊區域，包括上管的源極S、下管的漏極D、輸出電感的管腳SW以及連接這些點的PCB的銅皮。

BUCK變換器開關節點的電壓尖峰、電壓變化率dV/dt、下管的柵極耦合感應電壓，和上管的開通速度、下管寄生體二極管的反向恢復特性，以及它們組成的環路都直接相關。

BUCK變化器在實際設計過程中，需要對系統效率、開關節點電壓的正向過沖、負向過沖、下管柵極耦合感應電壓等因素進行綜合考慮，折衷平衡，設計出滿足要求的系統。

包含相關寄生元件的BUCK變化器的原理圖，如圖1所示。圖1中，功率MOSFET方框內為其內部的寄生元件，包括封裝的寄生電感。主功率回路在PCB板上對應的寄生電感，分別如圖1、圖2所示。

圖1中，包括上管漏極D到輸入電容的寄生電感，上管源極S到輸出電感的寄生電感，上管柵極G到IC驅動輸出的寄生電感，上管源極S到其IC驅動返回端的寄生電感；下管漏極D到輸出電感的寄生電感，下管源極S到輸入電容負（地）端的寄生電感，下管柵極G到IC驅動輸出的寄生電感，下管源極S到其IC驅動返回端的寄生電感。

圖1：BUCK變化器原理圖

圖2：BUCK變化器主功率回路

為了平衡上述設計因素，實際應用過程中，通常要對上管的開關速度進行調整，降低上管開通速度，有下面幾種方法。

1、增加上管柵極外部串聯驅動電阻RG-H1

圖3：上管柵極外加串聯驅動電阻

這種方法會同時降低上管的開通、關斷速度，增加開關損耗，這也是工程師經常采用的一種方法。

用二極管串聯較低阻值的電阻，和RG-H1并聯，如圖4所示，分別調整開通和關斷的速度，使開通速度變慢，關斷速度較快，這種驅動電路在ACDC電源系統中經常使用；但是，在Buck變換器中很少采用這種電路，主要的原因是：Buck變換器工作頻率高，使用的RG-H1值非常小，不超過5歐姆。

在上管的柵極G、源極S或上管柵極G、漏極D，外加電容，如圖5所示，也可以調整開關速度，這種方法產生過大的開關損耗，在Buck變換器中也很少采用這種電路。一些負載開關、熱插拔電路，以及電機驅動的應用中，經常采用這樣方式，限制浪涌電流，或限制過壓尖峰。

圖4：使用二極管分別調整開通和關斷速度

圖5：外加電容調整開關速度

2、上管自舉驅動電路外接串聯電阻

上管自舉驅動電路外加串聯電阻的方法，如圖6所示，在自舉電路中，串聯一個電阻RB，就可以降低上管開通的速度；同時，RB不在上管關斷的回路中，可以較快的關斷上管，不影響關斷損耗。

高頻的BUCK變換器也經常采用這種方式，它的優點是：降低上管的開通的速度，不影響上管的關斷速度。上管開通回路、關斷回路的驅動電流路徑，如圖7、圖8所示。

圖6：上管自舉驅動電路外加串聯電阻

圖7：上管開通回路

圖8：上管關斷回路

3、增加上管源極外部串聯的PCB引線電感

為了提高開關速度，降低柵極的振蕩，電源工程師通常盡可能減小驅動環路，驅動回路的返回端，也是盡可能連接到功率MOSFET的源極S管腳，如圖3所示。

如果把上管驅動回路返回端連接到輸出電感的管腳，或者直接連接到下管漏極D管腳，這樣就增加了上管源極外部串聯的PCB引線電感，從而降低上管的開關速度。

具體內容，參考前面文章：同步BUCK降壓變換器源極寄生電感對開關性能影響

這種方法的優點是：不增加額外的元件，只對上管開關過程中di/dt變化的階段起作用，對于開關過程中di/dt不發生明顯變化的dV/dt階段不起作用，這樣，其對于開關損耗的影響，遠小于直接增加柵極外部串聯電阻的方式，同時，可以明顯的降低開關節點的尖峰電壓，減少元件的數量。

設計的技巧就是：不同型號的上管和下管，引入多少的PCB引線電感，需要進行具體優化。圖8、圖9給出了上管驅動回路在源極S引入不同的PCB引線電感的幾種走線方式。

圖9：上管驅動回路增加引線電感

圖10：上管驅動回路增加引線電感的PCB布線