DC-DC 降压转换器进故障排除几个问题

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DC-DC 降压转换器进故障排除几个问题 [复制链接]

以下分享的是 国外大牛在设计 DC-DC 降压转换器时可能遇到的几个常见问题以及一些可能的原因。

 

 

一个 10× 探头测量输出电压。

问题 1：纹波过多

如果 看到太多纹波，则电感可能太低 - 较高的值会产生较低的纹波，但瞬态响应较慢。

 

此外，大电感纹波电流意味着更高的峰值电流和更大的电感饱和可能性，尤其是在高温下，并且对 FET 施加更大的压力。

其他问题可能是Cout太低（没有足够的存储空间来支撑输出）或Cout ESR（等效串联电阻）太高（导致Cout中的 IR 下降）。

最后，低开关频率会导致更大的纹波。

 

 

使用 10 倍探头测量的噪声。“如何测量开关模式电源 (SMPS) 中的噪声”中Eric Bogatin 的屏幕截图
 
 

问题 2：无法启动

首先，问这个问题：“启用”引脚是否正确驱动（或拉高）？电源良好输出也是如此。

 

启动失败可能是因为看到过大的负载电容（如 FPGA）表现为短路并触发电流限制。一些芯片具有软启动功能来解决这个问题。

 

将电流限制点设置得尽可能高以避免误报，并与 FPGA 工程师协商以优化系统级别的电容。

 

还有，确保V in没有下降，并且 Uv 锁定没有由于输入下降而激活。

 

问题 3：关闭时输出端存在电压

如果电路确实关闭但看到输出上有电压，则它通常来自另一个电源电路。检查到其他与此电路连接的且能影响路径。  

 

问题四：检测不够

使用远程Vout感应，电源路径电阻压降可能会导致不良调节，这可能是由于分配给电路板上太多负载的电源轨（单个电源转换器输出线）造成的。这就是为什么有时会避免使用多轨转换器 IC（“PMIC”），而在其负载旁边使用多个转换器。

 

如果 电压检测引脚有噪声，需要在PCB设计时保证此引脚的布局干净，并确保与检测信号相关的任何电阻器都放置在控制器附近。

 

另一种解释是 的参考电压可能在过滤不足时不稳定。

 

问题 5：缓慢的瞬态响应

这里的主要罪魁祸首是可能有太多的大容量输出电容或太大的电感。

 

另一个问题可能是不良环路补偿。如果没有合适的设备，环路特性很难完全表征。但即使没有网络分析仪， 也可以使用变换负载并观察瞬态振铃——它会很简单的方法提供信息。

 

此外，在开发过程中，如果设计负载发生变化，补偿通常必须发生变化。例如，是否在设计时参考使用厂家的评估模块？提前发现问题等等，，，

 

问题 6：不稳定

Cout ESR 可能是不稳定的原因，因为它会在环路响应中引入零，这会使增益曲线停止下降并开始横向移动，从而侵蚀或消除增益裕度。如果零频率足够低，则在相位达到 180° 之前增益不会超过零。  

 

价格低DCDC转换器IC可能会进行内部补偿来节省外部部件，但请确保 的Cout符合它们将稳定的最小和最大Cout ESR 范围。

 

对不稳定性的其他解释可能包括电压检测不良或求和节点布局或噪声。

 

如厂家提供仿真软件，可以用设计仿真软件生成波特图来检查相位和增益裕度，包括过温。

 

问题 7：效率低下

自举电容需要足够大，以便为高端 FET 栅极提供电荷——否则，该 FET 可能无法完全开启，然后会烧毁电源。与升压引脚串联的电阻可用于调整开启以控制振铃。

 

测量电源电路效率（尤其是 90% 以上）并不是简单的事，因为它需要电流测量并且是两个功率量的比值。已经通过测量的电子表格工具计算对比每个器件对损耗的影响，如下的表格工具通常会告诉  MOSFET 和电感电阻（“DCR”或直流电阻）是造成热量浪费的主要因素。

 

 

显示降压开关稳压器的效率与频率的曲线图。该图取自 Linear Tech/Analog Devices的 LT8610 数据表。

问题8：低温问题  

记住，低温下电解电容的 ESR 会上升，电容也会下降。

 

问题 9：PMBus 问题

在共享数据通信总线上，确保在不注意时另一个节点不会间歇性地抖动。

 

此外，确保使用的上拉电阻足够强：47kΩ 上拉电阻（如 FPGA）不如 10kΩ 好。

秦天qintian0303

最大的影响还是纹波的存在，尤其是对模拟电路的影响

okhxyyo

谢谢分享~这种需要在实战中才能遇到的问题总结真的很好