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[资料分享] DC-DC电路故障解决案例

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发表于 2017-11-14 17:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
     在调试智能钥匙连续开锁出现故障的问题排查过程中,为了对比模拟开关TS5A3166对于开锁数据通信的影响,尝试短接模拟开关的输入输出脚,未曾想乌龙了一把,错把DC-DC芯片输入输出短接了(两者都是SOT23-5封装)。
接下来一上电发现直流电源出现短路提示,意识到电源系统短路了。DC-DC部分电路如下图。
360截图20171114170310087.jpg
      那么问题来了,DC-DC输入输出连在一起,换句话说就是DC-DC输出端加电压,为什么会造成电源芯片烧毁呢?
如上问题要从DC-DC芯片的内部结构说起,如下图所示为TI公司DC-DC转换器       TPS562201(http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/tps562201.pdf)内部结构框图。可以看出该电源芯片输出端SW为两个功率管,当在输出端SW引脚加上电压(输入VIN悬空的情况下),如下圈出的功率MOS管会受到反向电压。而功率管的正向耐压至少到几十伏,反向耐压只有5V以下,所以在输出脚增加电压容易造成输出端口的功率管烧毁,造成电源系统短路。
360截图20171114170434387.jpg
这里列举常用的NPN型三极管9013说明问题,从如下表格可以看出发射极到基极击穿电压只有5V,其他的三极管以及MOS管都是类似的,反向耐压很小。

其他厂商的DC-DC转换器也是同样的道理,这里以XL1509(http://www.docin.com/p-773783557.html)为例简单说明下。其内部结构框图如下,同样的可看到输出端有一颗功率管,显然在其输出端增加电压会导致内部功率管烧毁。
360截图20171114170739095.jpg
       其实不仅仅是DC-DC芯片输出端加电压会烧毁芯片,其他电源转换器也会有类似的问题。例如LM7812这类三端稳压器,在输出端加电压同样会造成芯片烧毁。如下图为LM7812内部结构框图,同样的可以看到输出端是有一个晶体管的,如果在输出端增加电压,就造成了晶体管承受了反向电压而烧毁,最终致使芯片功能不正常。

      最后建议,设计DC-DC电源转换电路时,要注意增加对于输出端的保护。如果对于压降要求不是很严格,可以再DC-DC输出端串联一个二极管,防止方向电压造成器件损坏。
参考资料:
1、LM7812手册: http://wenku.baidu.com/view/7103d93610661ed9ad51f32b.html?re=view
2、XL1509手册:http://www.docin.com/p-773783557.html



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