排除 9 个常见 DC-DC 降压转换器问题

出处:维库电子市场网 发布于:2024-09-27 16:53:37

  转换器故障排除的一般规则
  排除故障时,重要的是要考虑变量并减少可能的故障原因。
  以下是一些指导原则:
  您必须可靠地使系统无法排除故障。一个问题自己消失了,它自己又回来了。
  只改变一件事并注意效果。
  如果电路停止工作,请问“发生了什么变化?”是否有与失败同时发生的事件?
  查看故障是否随转换板、芯片或负载一起移动。
  请牢记这些准则,以下是设计 DC-DC 降压转换器时可能遇到的九个常见问题以及一些可能的原因。
  测量输出电压的 10× 探头。图片来源:埃里克·博加廷
  问题1:纹波太多
  如果您看到 纹波太多,则电感可能太低 - 值越高,纹波越低,但瞬态响应越慢。
  另外,请记住,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 造成更大的压力。
  其他问题可能是C out太低(没有足够的存储空间来支持输出)或C out ESR(等效串联电阻)太高(导致C out中的 IR 压降)。
  ,低开关频率会导致更多纹波。
  使用 10× 探头测量噪声。 Eric Bogatin 的“如何测量开关模式电源 (SMPS) 中的噪声”的屏幕截图
  问题2:无法启动
  首先,问问自己:“使能”引脚是否正确驱动(或上拉)?电源良好输出也是如此。
  可能会出现启动失败的情况,因为负载电容过大(如 FPGA)就像短路一样,会触发电流限制。一些芯片具有消隐和软启动功能来克服这个问题。
  为了避免误报,请将电流限制点设置得尽可能高,并与 FPGA 工程师协商以优化系统级别的电容。
  ,确保V输入不会下垂,并且 UV 锁定不会由于输入下降而激活。
  问题3:关闭时输出端存在电压
  如果您的电路确实已关闭,但您在输出上看到电压,则该电压通常来自另一个电源电路。检查是否存在通往其他活动导轨的不明显路径。
  问题4:监管不力
  使用远程V输出检测时,电源路径欧姆压降可能会导致调节不良,这可能是由于分配到电路板上过多负载的电源轨(单个电源转换器输出线)造成的。这就是为什么有时避免使用多轨转换器 IC (“PMIC”),而是在负载旁边使用多个转换器。
  如果您的电压检测引脚有噪音,请保持该引脚的布局整洁,并确保与检测信号相关的任何电阻器放置在控制器附近。
  另一种解释是您的参考电压在滤波不足时可能不稳定。
  问题5:瞬态响应缓慢
  这里的罪魁祸首是可能有太大的大容量输出电容或太大的电感器。
  另一个问题可能是环路补偿不良。如果没有合适的设备,则很难完全表征环路特性。但即使您没有网络分析仪,您也可以使用阶跃负载并观察瞬态振铃,它会以低廉的成本告诉您很多信息。
  此外,在开发过程中,如果设计负载发生变化,补偿通常也必须改变。例如,您是否以设计负载的一半使用工厂评估模块?你看到问题所在了。
  问题6:不稳定
  C out ESR 可能是不稳定的一个原因,因为它在环路响应中引入了零,这使得增益曲线停止下降并开始横向移动,从而侵蚀或消除了增益裕度。如果零频率足够低,则在相位达到 180° 之前增益不会过零。
  较便宜的转换器芯片可能会进行内部补偿以节省外部部件,但请确保您的C输出满足和C输出ESR 范围,在该范围内它们将保持稳定。
  不稳定的其他解释可能包括电压感应不良或求和节点布局或噪声。
  确保使用设计软件生成波特图并检查相位和增益裕度,包括温度范围。
  问题7:效率低下
  自举电容器需要足够大,以便为高侧 FET 栅极提供电荷,否则,该 FET 可能无法完全导通,然后会消耗功率。与升压引脚串联的电阻器可用于调节开启以控制振铃。

  测量电源电路效率(尤其是 90% 以上)并非易事,因为它需要电流测量,并且是两个功率量的比率。希望您已经通过电子表格工具描述了每个组件对损耗的贡献,该工具通常会告诉您 MOSFET 和电感器电阻(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关系图。该图取自Linear Tech/Analog Devices 的LT8610 数据表。
  问题8:低温
  请记住,低温下电解电容的 ESR 会上升,而电容会下降。
  问题 9:PMBus 问题
  在共享数据通信总线上,确保当您不注意时另一个节点不会间歇性地喋喋不休。
  另外,请确保您使用的上拉电阻足够强:47 kΩ 上拉电阻(如在 FPGA 中)远不如 10 kΩ。
关键词:DC-DC 降压转换器  

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