续流路径
一、什么是续流路径
电感的电流不能突变。当开关器件（MOS / 三极管）关断的瞬间，电感上原本流动的电流必须找一条新的回路继续流下去，这条回路就是续流路径（也叫换流回路、freewheeling path）。
- 电路中若没有续流路径 → 电感产生极高的感应电压 ，击穿开关管
- 续流路径由 二极管 / 同步整流 MOS + 电容 提供
┌──── 开关(上管) ────┬──── L ────┐
Vin ────┤ │ ├── Vout
└──── 续流(下管/D) ───┴───────────┘
↑
续流路径从这里走
二、典型场景
| 场景 | 续流元件 | 续流路径 |
|---|---|---|
| Buck（降压） | 续流二极管 / 下管 | 电感 → 负载 → GND → 二极管 → 电感 |
| Boost（升压） | 输出二极管 | 电感 → 二极管 → 输出电容/负载 |
| 继电器 / 电磁阀 / 电机线圈 | 反并联二极管 | 线圈 → 二极管 → 线圈 |
| H 桥 / 半桥驱动电机 | 体二极管 + 续流管 | 电机绕组 → 体二极管 → 母线电容 |
| MOS 关断感性负载 | TVS / RC 吸收 | 负载 → 吸收网络 |
三、PCB 上的核心矛盾：回路面积
续流回路的走线不是”导线”，而是电感。回路面积越大 → 寄生电感 越大 → 关断尖峰越高。
由 MOS 开关速度决定（几十 A/µs 很正常）， 每多 1 nH 就多几 V 尖峰。
结论：续流路径在 PCB 上的唯一原则 —— 让这个环越小越好。
这个环和高频信号的回流路径是同一回事，可对照 回流路径。
四、Buck 的两条环路（最典型）
Buck 电路在稳态下电流在两条回路间切换：
| 状态 | 环路 | 电流流向 | 是否”热” |
|---|---|---|---|
| 上管导通 | 输入环路 | Vin → 上管 → L → 负载 → GND → Cin → Vin | 🔥 热环路 |
| 上管关断 | 续流环路 | L → 负载 → GND → 下管/D → L | 🔥 热环路 |
两条都是高频、大 的热环路（hot loop），都必须最小化。
关键点：续流环路只经过 下管/D、电感、输出电容/负载，不经过输入电容（低频分量才走输入电容）。
五、布局要点
元件摆放
| 要点 | 做法 | 原因 |
|---|---|---|
| 续流元件就近 | 二极管/下管紧贴电感引脚和输入电容 | 缩短环路周长 |
| 输入电容就近 | 高频陶瓷电容紧贴上下管的 Vin–PGND | 它是输入环路的一部分 |
| 下管 GND 就近 | 下管 Source、Cin 的 GND、输出电容 GND 用同一块铜直接连 | 避免 GND 走线引入共模电感 |
| 电感不要”远” | 电感远离开关节点，SW 铜皮面积够载流即可，别铺大 | SW 是 dv/dt 噪声源，铜皮是天线 |
走线
- 续流回路走线短、粗、直，能铺铜就铺铜
- 回路走线宽度按载流算，但重点是长度
- 下管/D 到 GND 的路径不要绕，不要经过细的过孔链
- SW 节点（上管 Source / 下管 Drain / 电感）铜皮宁小勿大——它是唯一的高 dv/dt 节点
层与地
- 续流环路的电流回流走最近的 GND 平面（高频走最低阻抗路径）
- 环路正下方必须是完整地平面，不要跨分割、不要开槽
- 双层板：底层尽量整块地，续流回路元件全放顶层且聚在一起
- 电流采样电阻不要插在续流环路中间，会引入额外电感（要 Kelvin 取样）
感性负载（继电器 / 电磁阀 / 电机）
| 要点 | 说明 |
|---|---|
| 二极管贴线圈引脚 | 续流环只包含”线圈 + 二极管”，越小越好 |
| 不要接到远处 GND | 线圈 → 二极管 → 远处地 → 线圈，环一大就辐射 |
| 走线加粗 | 续流瞬间电流 = 原工作电流，不是小电流 |
| 可加 RC / TVS | 二极管的续流会拖慢继电器释放，需要快释放时用 TVS 或 RC |
六、常见错误对照
| 错误做法 | 后果 |
|---|---|
| 续流二极管离电感 2 cm | 环路寄生电感大 → SW 尖峰高、EMI 超标 |
| 输入电容离上下管远 | 输入环路大 → 母线电压振铃 |
| SW 铜皮铺得很大 | 容性耦合到邻近走线，辐射增强 |
| 续流回路跨地分割 | 回流被迫绕行 → 环路面积成倍增大 |
| 用细走线连接续流回路 | 寄生电感 + 发热 |
| 只在输出侧放电容 | 高频续流电流找不到低阻抗回路 |
七、检查清单
- 续流元件的两个引脚到电感、到 GND 的路径是否最短？
- 高频输入陶瓷电容是否与功率管在同一块铜上？
- 续流环路正下方是否完整地平面、无分割？
- SW 节点铜皮面积是否最小化？
- 感性负载的续流二极管是否贴在线圈引脚上？
- 示波器测 SW 波形，尖峰是否可接受？（尖峰 = 环路电感的直接体现）