スイッチノードリンギングの原因と対策：広い入力電圧範囲の高速DC-DCコンバーターで発生する（4/6 ページ）

昨今、広入力電圧範囲DC-DCコンバーターが使用されるケースが増えてきたが、MOSFETの高速のターンオンとターンオフは、スイッチノードのリンギングを発生させ、さまざまな障害の原因となっている。そこで、本稿では、DC-DCコンバーターにおけるスイッチノードリンギングおよびスパイクのメカニズムを取り上げ、その発生メカニズムと対策方法を詳しく解説する。

[Vijay Choudhary（Texas Instruments），EDN]

昇圧スイッチノードリンギングに対する保護方法

ゲート抵抗

　ゲート抵抗（図6）は、ドライバのドライブ強度を実効的に弱め、コントロールFETのターンオンを遅くする。

図6：ゲート抵抗（プルダウン用ダイオードとともに）およびスナバ回路は、QL2のターンオンを低速化し、負のスパイク／リンギングを減少させることができる

　スイッチノードの遷移が遅くなると、スパイク電圧の低下、SW2ノードのリンギングの減少をもたらす。図7にゲート抵抗使用時のリンギングの減少を示す。

図7：昇圧コントロールFETのゲート抵抗はSW2のリンギングを減少させる

　ゲート抵抗の使用に落とし穴がないわけではない。第1に、スイッチング事象の低速化は、余分なスイッチング損失の原因となる。第2に、ゲート抵抗は、コントロールMOSFETのターンオフを遅らせ、ハイサイド（同期）とローサイド（コントロール）のFETの間が貫通（クロスコンダクション）するリスクを大きくする。コントロールMOSFETのタンーンオフの遅れを避けるためには多くの場合に、プルダウン高速化用のダイオードをゲート抵抗と並列に使用する必要がある（図6）。