开关电源芯片注意事项

一颗芯片从寻找市场需求，功能定义，设计工程师功能实现，芯片layout，至代工厂流片，生产周期长，且成本较高。在前端芯片功能定义时，需要仔细地考虑芯片的工作条件和运行状态，使芯片、以及芯片所作用的器件甚至整个样机，都工作在一个确定可控的状态。下面介绍开关电源中，芯片功能定义较常出现的问题。

功率开关管耦合误开：功率开关器件的漏极，栅极和源极存在极间寄生电容，如下图所示，分别为Cgd, Cgs和Cds。

在MOS管数据手册中，通常由以下三个参数来进行量化，如下图所示。极间电容关系如下式，在 MOS管VDS较高时，Cgs要比Cgd大得多；当VDS较低时，结电容的容值将迅速增加。

当控制芯片对功率管门极驱动浮空时，门极电压VGS有可能被高速变化的VDS通过Cgd耦合起来。但通常情况下，由于Cgs相对Cgd较大，VGS被耦合的电压较低，且门极开启电压较高，MOS管不容易误开。但随着逻辑电平MOS（开启电压低至1.2V），宽禁带半导体GaN，SiC的发展(各极间寄生电容显著减小)，开关速度变快，在门极浮动的情况下，功率管将更容易被耦合误开。即使外部GS间加入10k的下拉电阻，由于其放电时间常数大，并不能有效的将耦合电压VGS下拉。

因此，在设计芯片时，需要考虑各种工作状态下，功率开关管是否存在栅极浮空状态。原边Flyback控制芯片在VDD电压较低时（小于2V），原边功率管是没有下拉能力。但由于此期间，VDS不存在高速变化的VDS，所以不存上述风险，但副边同步整流SR就会存在该风险。

在Flyback刚开始工作，即软启动阶段，副边控制同步整流功率管的芯片还未能供电或者供电不足，SR的MOS的门极处于高阻状态，在原边功率管快速开通时，SR容易耦合误开，形成原副边共通。原边Flyback IC可能触发SCP保护，如果保护未及时地触发，副边回路由于有很大的反向电流，SR MOS的VDS会出现较高的电压尖峰，甚至烧毁。因此SR控制芯片的内部要快速建立对外部功率管的下拉功能，这样避免原边管快速开通时，功率管烧毁。

除了芯片在未供电前，功率管会出现浮空状态；在芯片状态切换，如VDD达到开启阈值或者退出休眠模式，芯片使能驱动模块会需要一定的时间，在这段时间内，驱动输出较容易呈高阻。所以在设计IC时，应给驱动模块留有足够的使能时间，避免该期间高速变化的VDS使功率管栅极耦合误开。