排除 9 個(gè)常見 DC-DC 降壓轉(zhuǎn)換器問題
出處:維庫電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2024-09-27 16:53:37
排除故障時(shí),重要的是要考慮變量并減少可能的故障原因。
以下是一些指導(dǎo)原則:
您必須可靠地使系統(tǒng)無法排除故障。一個(gè)問題自己消失了,它自己又回來了。
只改變一件事并注意效果。
如果電路停止工作,請(qǐng)問“發(fā)生了什么變化?”是否有與失敗同時(shí)發(fā)生的事件?
查看故障是否隨轉(zhuǎn)換板、芯片或負(fù)載一起移動(dòng)。
請(qǐng)牢記這些準(zhǔn)則,以下是設(shè)計(jì) DC-DC 降壓轉(zhuǎn)換器時(shí)可能遇到的九個(gè)常見問題以及一些可能的原因。
測(cè)量輸出電壓的 10× 探頭。圖片埃里克·博加廷
問題1:紋波太多
如果您看到 紋波太多,則電感可能太低 - 值越高,紋波越低,但瞬態(tài)響應(yīng)越慢。
另外,請(qǐng)記住,大電感紋波電流意味著更高的峰值電流和更大的電感飽和可能性,尤其是在高溫下,并且對(duì) FET 造成更大的壓力。
其他問題可能是C out太低(沒有足夠的存儲(chǔ)空間來支持輸出)或C out ESR(等效串聯(lián)電阻)太高(導(dǎo)致C out中的 IR 壓降)。
,低開關(guān)頻率會(huì)導(dǎo)致更多紋波。
使用 10× 探頭測(cè)量噪聲。 Eric Bogatin 的“如何測(cè)量開關(guān)模式電源 (SMPS) 中的噪聲”的屏幕截圖
問題2:無法啟動(dòng)
首先,問問自己:“使能”引腳是否正確驅(qū)動(dòng)(或上拉)?電源良好輸出也是如此。
可能會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)失敗的情況,因?yàn)樨?fù)載電容過大(如 FPGA)就像短路一樣,會(huì)觸發(fā)電流限制。一些芯片具有消隱和軟啟動(dòng)功能來克服這個(gè)問題。
為了避免誤報(bào),請(qǐng)將電流限制點(diǎn)設(shè)置得盡可能高,并與 FPGA 工程師協(xié)商以優(yōu)化系統(tǒng)級(jí)別的電容。
,確保V輸入不會(huì)下垂,并且 UV 鎖定不會(huì)由于輸入下降而激活。
問題3:關(guān)閉時(shí)輸出端存在電壓
如果您的電路確實(shí)已關(guān)閉,但您在輸出上看到電壓,則該電壓通常來自另一個(gè)電源電路。檢查是否存在通往其他活動(dòng)導(dǎo)軌的不明顯路徑。
問題4:監(jiān)管不力
使用遠(yuǎn)程V輸出檢測(cè)時(shí),電源路徑歐姆壓降可能會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)不良,這可能是由于分配到電路板上過多負(fù)載的電源軌(單個(gè)電源轉(zhuǎn)換器輸出線)造成的。這就是為什么有時(shí)避免使用多軌轉(zhuǎn)換器 IC (“PMIC”),而是在負(fù)載旁邊使用多個(gè)轉(zhuǎn)換器。
如果您的電壓檢測(cè)引腳有噪音,請(qǐng)保持該引腳的布局整潔,并確保與檢測(cè)信號(hào)相關(guān)的任何電阻器放置在控制器附近。
另一種解釋是您的參考電壓在濾波不足時(shí)可能不穩(wěn)定。
問題5:瞬態(tài)響應(yīng)緩慢
這里的罪魁禍?zhǔn)资强赡苡刑蟮拇笕萘枯敵鲭娙莼蛱蟮碾姼衅鳌?br> 另一個(gè)問題可能是環(huán)路補(bǔ)償不良。如果沒有合適的設(shè)備,則很難完全表征環(huán)路特性。但即使您沒有網(wǎng)絡(luò)分析儀,您也可以使用階躍負(fù)載并觀察瞬態(tài)振鈴,它會(huì)以低廉的成本告訴您很多信息。
此外,在開發(fā)過程中,如果設(shè)計(jì)負(fù)載發(fā)生變化,補(bǔ)償通常也必須改變。例如,您是否以設(shè)計(jì)負(fù)載的一半使用工廠評(píng)估模塊?你看到問題所在了。
問題6:不穩(wěn)定
C out ESR 可能是不穩(wěn)定的一個(gè)原因,因?yàn)樗诃h(huán)路響應(yīng)中引入了零,這使得增益曲線停止下降并開始橫向移動(dòng),從而侵蝕或消除了增益裕度。如果零頻率足夠低,則在相位達(dá)到 180° 之前增益不會(huì)過零。
較便宜的轉(zhuǎn)換器芯片可能會(huì)進(jìn)行內(nèi)部補(bǔ)償以節(jié)省外部部件,但請(qǐng)確保您的C輸出滿足和C輸出ESR 范圍,在該范圍內(nèi)它們將保持穩(wěn)定。
不穩(wěn)定的其他解釋可能包括電壓感應(yīng)不良或求和節(jié)點(diǎn)布局或噪聲。
確保使用設(shè)計(jì)軟件生成波特圖并檢查相位和增益裕度,包括溫度范圍。
問題7:效率低下
自舉電容器需要足夠大,以便為高側(cè) FET 柵極提供電荷,否則,該 FET 可能無法完全導(dǎo)通,然后會(huì)消耗功率。與升壓引腳串聯(lián)的電阻器可用于調(diào)節(jié)開啟以控制振鈴。
測(cè)量電源電路效率(尤其是 90% 以上)并非易事,因?yàn)樗枰娏鳒y(cè)量,并且是兩個(gè)功率量的比率。希望您已經(jīng)通過電子表格工具描述了每個(gè)組件對(duì)損耗的貢獻(xiàn),該工具通常會(huì)告訴您 MOSFET 和電感器電阻(DCR 或直流電阻)是造成熱量浪費(fèi)的主要因素。

問題8:低溫
請(qǐng)記住,低溫下電解電容的 ESR 會(huì)上升,而電容會(huì)下降。
問題 9:PMBus 問題
在共享數(shù)據(jù)通信總線上,確保當(dāng)您不注意時(shí)另一個(gè)節(jié)點(diǎn)不會(huì)間歇性地喋喋不休。
另外,請(qǐng)確保您使用的上拉電阻足夠強(qiáng):47 kΩ 上拉電阻(如在 FPGA 中)遠(yuǎn)不如 10 kΩ。
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