在之前的一個設計項目交付后，由于現場調試人員的操作失誤，在拆開設備后面板時被裸露的線頭觸碰電路板（噴有三防漆），最終導致短路，現場反饋的是說單片機不工作，并且聽到電路板帶電時伴有“滴答滴答”的聲音。

緊張的排故開始……

電源方案原理圖

電源采用的是上海貝嶺的BL8033同步降壓開關電源。最大輸入為16V、最大輸出3A、效率高達96%。

BL8033的電氣特性

根據反饋是因為短路導致電路板上出現“滴答滴答”聲音。得知這個問題，基本可以定位聲音就是出現在電源附近，再分析后就可以確定來自于電感。那么電源為什么在出現負載短路時導致電感發出“滴答滴答”的聲音呢？下面一起來分析下。

電感為什么會嘯叫？

大功率開關電源短路嘯叫。在開關電源滿載工作時，突然將開關電源短路，有時會聽到電源嘯叫；或者在設置電流保護時，當電流調試到某一段位時會有嘯叫，究其原因，當所帶負載接近電源的輸出功率極限時，開關變壓器會工作在非穩態。

在第1 個周期由于開關管占空比過大，導通時間太長，因此通過變壓器向后級傳輸了過多的能量；直流整流電路的儲能電感無法在第2 個周期內完全釋放第1 個周期存儲的能量；當第3 個周期到來時，電源芯片將不會讓開關管導通，或者讓開關管導通的占空比很小。

這樣，儲能電感存儲的能量經過第2 個和第3 個周期的釋放，導致輸出電壓減小。這樣，當第4 個周期到來時，電源芯片會驅動開關管導通過大的一個占空比這樣周而復始，就會讓變壓器產生低頻振動，從而發出人耳可以聽到的聲音。

電源工作在非穩態時，輸出的紋波電壓也比工作在正常狀態時大很多。當開關管全截止的周期數在總的周期數中達到一定占比時，電源的開關頻率就從高頻范圍進入了音頻范圍，從而發出尖銳的嘯叫。此時，變壓器已經處于嚴重超載狀態，隨時可能燒毀。

空載或負載很小時，開關管也會出現間歇性的全截止周期，當開關管全截止的周期數在總的周期數中所占的比例達到一定占比時，電源的開關頻率就從高頻范圍進入了音頻范圍，從而發出尖銳的嘯叫。

另外，在空載或輕載場景，變壓器工作時產生的反電勢無法被很好地吸收，導致很多雜波信號耦合到變壓器的一次繞阻和二次繞阻。當這些雜波中的低頻分量與變壓器的固有振蕩頻率一致時，就會發生諧振。為了避免諧振頻率落入音頻范圍產生嘯叫，可以在電路中增加選頻回路，濾除低頻分量。

變壓器浸漆不良，包括未進行浸漆處理。變壓器浸漆不良時，雖然帶載能力一般不受影響，但會產生嘯叫，輸出波形有尖刺。需要注意的是，變壓器的設計不良時，也可能在工作時振動產生嘯叫。

初級穩壓電源芯片接地線走線不良。接地線走線不良時，常見的表現是概率性故障（部分產品可以正常工作，部分產品發生故障）。故障現象為無法帶負載，甚至無法起振。此時，經常會伴隨嘯叫。

次級穩壓電源芯片的接地線失誤。變壓器次級的基準穩壓芯片的接地和初級的電源穩壓芯片的接地有類似的要求：不能直接和變壓器的冷地、熱地相連接。如果連接在一起，就會導致帶載能力下降并且產生嘯叫。負載越大，嘯叫越明顯。

定位嘯叫原因后如何解決短路？

硬件條件允許的情況下可將電源輸出與負載之間的通道斷開，在本上面設計的電源中采用了一個“FB3”磁珠，所以排除電源短路，這個就很方便；

對電源的配置參數進行檢查，然后重新對電源上電測試，保證輸出電源符合設計需求；

當電源問題排除后，短路現象依然存在，那么此時后級負載就需要分析如何拆除才能確認由于哪個器件導致的短路（最終定位單片機短路）；

排除負載短路的方法，我一般都是從小器件到大器件且易焊接的開始，拆除一個點測量一個點，拆下的芯片本身也要進行測量。

留意板上的錫球（焊接殘留）；

為什么噴涂了三防漆還是出現短路？

三防主要是：防霉菌、防潮濕、防鹽霧。所以它并不能起到有效防止短路的問題。在PCB上有許多的元器件本身工作的時候會產生熱量，若此時噴涂三防漆后會導致器件本身散熱大打折扣。另外加上對板上的接插件不能噴涂的原因，這就增大了短路的風險。

當然，本次PCB短路事故本應該不會發生的，由于現場調試環境的復雜，加上調試人員粗心，最終出現了這種低級問題。

審核編輯：劉清