三个维度分析：尖峰是如何产生的？ 如何处理尖峰电压？如何优化RC参数？

1.尖峰是如何产生的？

首先我先搭一个简单的开关模型，作为高级工程师的你一定发现了我把所有的寄生参数都已置0，Lp=0H，Cp=0F。此时我们观察开关管S的端电压V1：

此时开关管S的端电压V1并无任何开关尖峰，开关波形是一个理想的方波。

此时我们再引入开关管的寄生参数Cp，该参数模拟的是MOS管等效寄生的输出电容Coss，此处取值100pF：

可以发现此时唯一的区别是开关的边沿时间发生了变化，不难理解在管子开关的过程需要额外对电容进行充放电，影响开关边沿的斜率是必然的事情，但是对于我们所研究的开关尖峰似乎并不是关键因素？别急，我们继续引入一个关键参数Lp=10nH，该参数代表的是实际PCB走线以及实际开关管引脚上的寄生走线电感：

Lp和Cp的引入是理论和实际的重要分水岭，这两个参数使得理论分析过程更逼近真实的电路。这时候终于看到了我们今天的主角尖峰电压并且已经高达650V！此时我们再引入理论来分析该尖峰现象。第一阶段phase1：开关闭合，电源、线路等效阻抗、线路电感以及开关管组成一个回路。该回路路径阻抗很小，线路电流很大！第二阶段phase2：开关正在关闭，这个关闭的过程可以理解为开关管阻抗迅速增大的过程！而电感电流不突变是电路的基本常识，那原本寄生电感上面的大电流要如何续流呢？正是流过了MOS自身的寄生电容Cp，在Cp上产生了很大的di/dt，进而在Cp上产生了一个很大的电压—尖峰电压。Phase3：在振荡的过程中由于电路中存在电阻，振荡幅值逐渐减小趋于稳态值，正是阻尼振荡。因此我们找到了尖峰电压的三大元凶：

①.MOS管寄生电容和线路寄生电感的存在；

②. 较大的线路电流；

③.太快的开关速度（在Cp上产生很大的di/dt）；

2. 处理尖峰电压

知道了产生尖峰电压的原因我们就可以对症下药，相对应的分别是：消除寄生参数、减小线路电流和延缓开关速度，但在实际电路设计中似乎根本不可能消除寄生参数，而线路电流作为我们的设计需求也很难进行让步，那么只能延缓开关速度以真正的消除尖峰电压。

在学习的过程中，我们试着减小开关速度观察尖峰电压变化，结论必然是行得通的，但在产品设计时过渡的减小开关速度势必会增加开关损耗导致器件发热老化，因此我们就引入了尖峰吸收电路。其实很简单，在MOS管两端并联一个电容，在我刚入门学习的时候产生过一个问题，既然消除寄生电容才能消除尖峰电压，那为什么并联电容也能消除尖峰电压呢？看似矛盾的方法其实通过能量的角度来分析就迎刃而解了。                 已知电感能量和电容能量：

（记住这两个重要的基础公式），如果电感的能量如果完全用于电容C的充电（记住这个重要前提），那么基于能量守恒电容C的容值越大，电压也就越小了。

3.如何优化RC参数

在知道了电容能够吸收开关尖峰的情况下，我们最想知道的问题就是电容并到多少才是我们满足我们的需求呢？已知在该电路中尖峰电压650V，目标把开关尖峰压倒Uaim=630V以内。现在假设所需并联的吸收电容为，记并联在MOS管两端总电容：     

                       

开关管寄生电容的自身能量：

                      

式中Uplt为电容稳态电压；

开关管寄生电容的尖峰能量：

式中Upeak为电容尖峰电压；

           

其中来自寄生电感的能量为W2-W1=8.625uJ。根据能量守恒定律，并联了新电容之后的能量依然是W2-W1，得到式子：

                              

                                                

所以所需并联的吸收电容为：

              

代入仿真看效果：

（注：方法不唯一，此处也可以通过电感峰值电流计算能量）

可以发现在仿真中通过并联17pF电容，尖峰电压被压倒了610V左右，比想象中要更好。这是由于电容的引入也会引起MOS开关速度的变化影响电感的di/dt，而在实际电路中线路寄生参数和并联电容的引入所引起的影响更加复杂，我们在计算出理论值后一定要根据实验现象再进一步调整参数达到目标值。

到了这一步似乎问题已经解决，但作为高级工程师的你肯定发现还有一点不对：为什么实际电路中会是RC吸收电路而不是单纯的C呢？其实在布板很完美的情况下只并联电容确实足以吸收尖峰电压，但毕竟世事难料，走线布板的寄生参数往往更加复杂，尖峰振荡也更加明显，为了避免电容振荡并把电容吸收的能量快速消耗掉，在工程上经常会在并联路径上串一个电阻形成RC吸收电路。

我们知道任何走线都不是纯阻性的，线路中必然存在寄生电感。除了前面分析的Lp，我们外部并联一个电容C1(即Csn)之后必然在并联路径上会存在一个寄生电感，我用Lp1表示，此时在打开仿真看一下MOS的开关应力：

非常不幸的事情发生了，尖峰电压发生了严重振铃并且在MOS管闭合的时候也产生了尖峰。幸运的是我们前面已经分析了这种情况并有个对策—增加电阻。先选取临界阻尼振荡的电阻参数：        

             

仿真看看效果：

整体效果不错，最终在含有寄生参数的仿真电路中开关尖峰都被吸收电路很好的解决了。最后在实际设计的过程中RC的阻值、封装都还要在平衡效率、温升、EMC和布板空间等诸多因素之后才敲定具体器件，但电参数的计算依然是重要依据。

最后再多说一句！！，在实际电路中寄生参数极其复杂，经常遇到理论参数吸收效果有限，很多新手不知道什么时候调R什么时候调C，我们一定要对比MOS的尖峰电压和电容Csn上面的电压，如果这两者峰值相差很大说明电阻选的太大抑制了电容的吸收效果，这时候需要优先调整电阻；如果两者相差不大说明电容太小，不能很好吸收尖峰能量，这时候就需要优先调整电容了。