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輸出電容的ESR對DCDC的影響——電感發燙排查思路

jf_60870435 ? 來源:jf_60870435 ? 作者:jf_60870435 ? 2023-05-12 11:40 ? 次閱讀

項目中選型采用了SGM6232(其他的電源芯片也是一樣的),開關頻率1.4M,主要是有一個24V的電源 電源輸入,選型上采用了38V的寬壓芯片,小公司里只能自己選型,所以就選了這顆,圣邦威的技術支持私底下認識,所以網站申請的時候直接電話過來給我EVK。

輸入24V/1A,輸出12V/1.5A。再將12V轉成其他電壓。電路如下:

poYBAGRdtN2AP5dtAADB4vtCdnc751.png

設計也是按照這個demo抄的,屬于比較傳統的DC-DC,沒什么特殊的。D1肖特基SS34,其他阻容耐壓夠就行。

由于設計的習慣性,輸入電容Cin和輸出電容Cout都用了貼片電解電容,某寶買的。47uF/50V,輸入和輸出各放了一顆,再加幾顆小電容。由于之前的思維定勢,電容的容值和耐壓夠足夠,心想沒有什么問題。而且也了解了鉭電容(太貴了,耐壓做不大),電解電容,陶瓷電容的一些區別,輸入輸出電容值大一些也無妨(很多時候是這樣的)。

電感L的選型,參照換算公式,輸出電流,最終選了10UH/5A的電感。

實際應用沒有問題,設備也起來了,對SW波形測試中表現為PWM不穩,但當時沒有在意,認為是輕載的原因(有些電源芯片輕載會出現SW抖動,為了增加效率)。

pYYBAGRdtOyARPrNAABAEX7zFa4894.png

時間一久電感出現了嚴重的發燙現象,用點溫計測試達到了85度,在室溫25度的情況。

絕對加負載,加了15歐姆的功率電阻,發燙依舊,但是在EVK上卻不會。

一想不對,占空比都變來變去的,決定重新排查。由于我對某寶買的器件質量比較擔心,所以最初懷疑是二極管的問題,同時也懷疑一些電容短路,電阻阻值不對的情況,但是都排除了。

既然電感發熱,那就換電感,從負載電流上,電感已經遠遠超出了額定值,因電感電流不夠造成的發熱問題不存在,但是某寶上買的可能賣家虛標呢?所以繞過困難,還是要到了手冊和承認書。

我決定將發熱的電感換到EVK上,發現這個電感在EVK上不會發燙!!!

好了,那只能分析了,分析了電路兩天,連線上,PCB的鋪銅上,結果都覺得不是致命的。

查了某度,都是亂說,一些硬件工程師也是半碗水,基本都是小兒科的認為電流不夠,電感換大點試試(當然有時候是對的)。小公司又不好意思讓FAE過來,以前在某康,早上電話,下午FAE就過來一起排查了,真爽。

既然波形不穩定,那就是環路不穩,同時IC也出現了發熱(不排除空間熱傳導),DC_DC發熱還有一種可能,就是DC_DC工作的上下管打開的時間過久,怎么理解,就是控制上下管在打開和關閉的信號邊沿比較緩,造成開關損耗。那只有BS腳的RC會影響,這個管腳的阻容值都驗證過了,沒有問題。

那就是整個芯片的穩定點不對,COMP是調節環路穩定的,我按照手冊建議的幾個值都調了也沒用。

最終就是LC環路了,我將Cout換成了鉭電容,神奇的事情發生了,電感不燙了,只是微微發熱,屬于正常現象,只有負載很大的時候才會熱,測量SW波形,正常了,所以斷定是電容問題。

但是鉭電容畢竟不經濟,用在這個產品上成本敏感,我發現EVK用的是陶瓷電容。所以換成MLCC,工作正常了。

poYBAGRdtPuAF0QtAAAztvFDFMY683.png

回頭再看手冊,結合開關電源設計一書,其實DC-DC工作有自己的零級點,這個算里面就有ESR這些參數,電容一樣,電感也一樣,鉭電容的ESR最好,之前偶爾看到一個帖子,舉了一個例子我記得很深。說負載電容越大越好嗎?比如一顆芯片要求輸出電容22uF,但是手冊里面對ESR要求5毫歐,某人用了47uf,輸出紋波大,就加大,加大到100uf,220uf,470uf都沒有用。

為什么?

很簡單,選用的電容ESR可能就有50毫歐,按照并聯電阻,至少需要10顆47uf才能滿足,呵呵。講到這里大家都懂了。

至于電容哪個好哪個不好,我沒研究那么透,希望看到的人多多提點,學無止境。

審核編輯:湯梓紅

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