今年在北京舉行的冬奧會,想必讓大家對冬奧的項目都有了大致的了解,各種精彩刺激,各種美妙絕倫,比如:跳臺滑雪,花樣滑冰。
小編研究過,這些比賽中,落地穩不穩,都會極大地影響比賽成績。比如跳臺滑雪,其技術動作包括四部分,分別是助滑、起跳、空中飛行和著陸, 其中著陸主要就是看落地穩不穩。
但是,這一期小課堂咱們是要講跳臺滑雪么?
這……, 當然不是啦,別急,讓我們慢慢進入正題……, 我們本期聊的是:電源電壓的“著(xia)陸(dian)”。
大家都知道,我們生活中的各種電器,其電源可能每天都要經歷“著陸”的過程,比如關燈,電腦關機,關電視,關空調,等等等。
人類對于美的要求驚人的相似,和跳臺滑雪一樣,都希望著陸之后穩穩的,不要叫評委和觀眾擔心。
電源著陸也是一樣,要求穩,細分成幾個江湖黑話,就是單調下降無回勾,無負過沖,無反彈,就像這樣。
當然啦,這不僅僅是美不美的問題,嚴重的時候甚至會影響后級芯片可靠性, 特別是,當負過沖出現的時候……
好了,下面我們來分別聊一聊這3句江湖黑話,對應著3種典型波形,分別命名為 R,G,B, 由他們組成了各種各樣的奇怪波形。
R 類波形
這類波形可以再分成 I 型和 II 型:
1、R 類 I 型
是由于 DC-DC 重啟造成的,由于輸出電壓下跌,當降到負載的帶載電壓時,其電流會突然減小,這時 DC-DC 的輸入端線路感抗上的多余能量無處釋放,最終會將輸入電壓抬起,超過 DC-DC 芯片工作點之后, DC-DC 重新工作,導致下電波形出現回勾,不單調。只要檢測 SW 端有沒有 Switch,就能判斷是否屬于此類。
此類波形相對比較好處理,通常 DC-DC 芯片的規格書都會對啟動和回差電壓做規定。比如 MPS 公司的 MPM3683-7:
所以我們可以通過以下兩種方法,讓 DC-DC 穩穩地剎住車:
減小輸入電壓反彈,比如優化輸入濾波,減小輸入感抗,選擇更大容值,更小 ESR/L 的輸入電容,并讓輸入電容盡量靠近電源芯片端。找元件現貨上唯樣商城
通過合理設置 EN 上下分壓電阻使得輸入下跌至 UVLO 前,關閉EN,徹底打消 DC/DC 開關 Switching 重啟的念頭。
2、R 類II 型
是由于負載突然減小,DC-DC 內部輸出電感或者輸出線路電感存儲的多余能量無處釋放,最終會將輸出電壓短時抬高。
此類沒有更好的解法,只能是靠優化線路,降低線路上的感抗,增大負載端電容來壓低反彈。
G 類波形
它也可以再分為 I 型和 II 型:
1、G 類 I 型
I 型
是由于 Buck 電路下管在下電的時候沒有關斷,電感電流持續反向造成的,此種情況在空載或輕載時較為常見;為了避免此類問題,通常芯片會在關機時增加過零點檢測,判斷下管電流反向過0時主動關斷下管,通常稱為 ZCD 點, 此舉能有效阻止關機時產生負向過沖。
2、G 類II 型
是由于輸出線路寄生感抗造成的,此種情況在重載或者輸出短路故障時更易出現。此時我們就需要盡量減小輸出線路感抗,增加負載端電容,并使其更靠近負載來減輕癥狀。
B類波形
此類波形經常出現在重載關機時,所以往往會被誤認為跟 R 類波形類似,都是線路感抗造成的。但是,這個反彈出現的時間非常晚,線路感抗的影響通常都是 us 級的,而對比此類輸入電壓波形,你會發現第一次關機后,其反彈的速率非常慢,達到 ms 級,甚至幾十 ms!
此類波形的出現機理跟 R 類、G 類是完全不一樣的,其來源于電介質的吸收效應。如果輸入電容的放電電流開始很大,突然切到基本為0,電容器中的電介質會將之前吸收的部分電荷再緩慢釋放,當其再次達到電源芯片的開機電壓點時,就會造成輸出電壓反彈。
這種情況也可以通過 EN 下電,來提高輸入電壓的欠壓保護點和保護回滯,如R類I型波形的處理方法,使其反彈電壓不至于高過開機點而造成重啟。或者直接加一些靜態負載來消耗這部分電荷,都是能夠解決問題的。
審核編輯:湯梓紅
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