如何排除DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器故障？

轉(zhuǎn)換器故障排除的一般規(guī)則

在進(jìn)行故障排除時(shí)，重要的是要考慮哪些變量在起作用并減少可能的故障原因。以下是一些可以幫助你的指南：

**需要可靠地使系統(tǒng)無法對(duì)其進(jìn)行故障排除。一個(gè)自行解決的問題又會(huì)自行解決。**一次只更改一件事并注意效果。**如果電路停止工作，請(qǐng)問“什么改變了？”是否有與失敗同時(shí)發(fā)生的事件？**查看故障是否隨轉(zhuǎn)換器板、芯片或負(fù)載一起移動(dòng)。考慮到這些概念，以下是設(shè)計(jì)DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器時(shí)可能遇到的九個(gè)常見問題以及一些可能的原因。

問題＃1：太多紋波

如果看到太多的紋波，則電感可能太低，較高的值會(huì)產(chǎn)生較低的紋波，但會(huì)產(chǎn)生較慢的瞬態(tài)響應(yīng)。此外，請(qǐng)記住，較大的電感紋波電流意味著較高的峰值電流和較大的電感飽和可能性，尤其是在高溫時(shí)，F(xiàn)ET上的應(yīng)力更大。

其他問題可能是Cout太低（沒有足夠的存儲(chǔ)空間來阻止輸出）或Cout ESR（等效串聯(lián)電阻）太高（導(dǎo)致Cout中的 IR下降）。最后，低開關(guān)頻率會(huì)引起更多紋波。

使用10倍探頭測(cè)量噪音。圖片由從《如何測(cè)量開關(guān)模式電源（SMPS）噪聲》獲得的Eric Bogatin提供

問題＃2：啟動(dòng)失敗

首先，問問自己這個(gè)問題：“啟用”引腳驅(qū)動(dòng)（或上拉）是否正確？電源良好輸出相同?？赡軙?huì)出現(xiàn)啟動(dòng)失敗，因?yàn)槟憧吹截?fù)載電容過大（如FPGA），表現(xiàn)為短路并觸發(fā)電流限制。一些芯片具有消隱和軟啟動(dòng)功能。

將電流限制點(diǎn)設(shè)置為盡可能高，以避免誤報(bào)，并與FPGA工程師協(xié)商以優(yōu)化系統(tǒng)級(jí)電容。最后，確保 Vin沒有下垂，并且由于輸入下垂而導(dǎo)致UV鎖定未激活。

問題＃3：關(guān)閉時(shí)輸出電壓存在

如果你的電路確實(shí)關(guān)閉卻在輸出端看到電壓，則通常來自另一個(gè)電源電路。檢查到其他活動(dòng)軌道的路徑是否不明顯。

問題＃4：管理不善

通過遠(yuǎn)程Vout檢測(cè)，可能由電源路徑歐姆電壓降引起不良調(diào)節(jié)，這可能是由于導(dǎo)軌（單個(gè)電源轉(zhuǎn)換器輸出線）導(dǎo)致的，該電壓分布在電路板上的過多負(fù)載上。這就是為什么有時(shí)避免使用多軌轉(zhuǎn)換器IC（“PMIC”）以支持其負(fù)載旁邊的多個(gè)轉(zhuǎn)換器。如果電壓檢測(cè)引腳有噪聲，請(qǐng)保持此引腳的布局清潔，并確保與檢測(cè)信號(hào)相關(guān)的任何電阻都放在控制器附近。另一種解釋是，過濾后的參考電壓可能不穩(wěn)定。

問題＃5：慢瞬態(tài)響應(yīng)

這里的主要原因是可能有太多的大容量輸出電容或太大的電感。另一個(gè)問題可能是壞循環(huán)補(bǔ)償。沒有合適的設(shè)備，環(huán)路特性很難完全表征。但是，即使你沒有網(wǎng)絡(luò)分析儀，也可以使用步進(jìn)負(fù)載并觀察瞬態(tài)振鈴。此外，在開發(fā)過程中，如果設(shè)計(jì)負(fù)載發(fā)生變化，補(bǔ)償通常必須改變。例如，你是否在其設(shè)計(jì)負(fù)載的一半使用工廠評(píng)估模塊？

問題＃6：不穩(wěn)定性

Cout ESR可能是不穩(wěn)定的原因，因?yàn)樗诨芈讽憫?yīng)中引入零，這使得增益曲線停止下降并開始橫向移動(dòng)，從而侵蝕或消除增益裕度。如果零是足夠低的頻率，則在相位變?yōu)?80°之前增益不會(huì)通過零。

更便宜的轉(zhuǎn)換器芯片可以在內(nèi)部進(jìn)行補(bǔ)償以節(jié)省外部元件，但要確保你的C out滿足最小和最大Cout ESR范圍，它們將保持穩(wěn)定。對(duì)不穩(wěn)定性的其他解釋可能包括不良電壓感應(yīng)或求和節(jié)點(diǎn)布局或噪聲。務(wù)必使用設(shè)計(jì)軟件生成波特圖并檢查相位和增益余量，包括溫度過高。

問題＃7：效率低

自舉電容必須足夠大，以便為高側(cè)FET柵極提供電荷，否則，F(xiàn)ET可能無法完全導(dǎo)通，然后會(huì)燒毀電源。與升壓引腳串聯(lián)的電阻可用于調(diào)節(jié)導(dǎo)通以控制振鈴。測(cè)量功率電路效率（特別是高于90％）并非易事，因?yàn)樗枰娏鳒y(cè)量并且是兩個(gè)功率量的比率。希望你通過電子表格工具表征每個(gè)組件對(duì)損耗的貢獻(xiàn)，這通常會(huì)告訴你MOSFET和電感器電阻（“DCR”或直流電阻）是浪費(fèi)熱量的主要原因。

顯示降壓開關(guān)穩(wěn)壓器的效率與頻率的關(guān)系圖。圖來自Linear Tech/Analog Devices的LT8610數(shù)據(jù)表。

問題＃8：低溫問題

請(qǐng)記住，低溫下電解電容的ESR會(huì)上升，電容也會(huì)下降。

問題＃9：PMBus問題

在共享數(shù)據(jù)通信總線上，確保在你不查看時(shí)，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)不會(huì)間歇性地抖動(dòng)。此外，確保你使用的上拉強(qiáng)度足夠大：47kΩ上拉（如FPGA中）不如10kΩ。