插拔電源瞬間的毛刺分析與思考

對于硬件工程師，我們不僅需要實現(xiàn)產(chǎn)品的功能，也需要保障產(chǎn)品的穩(wěn)定性。而產(chǎn)品的穩(wěn)定性的保障離不開硬件各個信號的測試，而上電測試就是其中之一。

問題案例：

機頂盒產(chǎn)品，使用AC220-DC12V適配器給產(chǎn)品供電，產(chǎn)品上面有DC12V轉(zhuǎn)1.2V的DCDC芯片

下圖就是在上電瞬間測試到的波形，測試的為12V轉(zhuǎn)1.2V的DC-DC電路。

可以看出拔插適配器時，輸入輸出都有較大的毛刺，而且DC-DC是輸出1.2V的，但是毛刺居然達到了3.5V左右，完全忍不了啊。另外也奇怪的是，原本用1.2V的器件，在多次測試的時候，即使電壓飆到3.5V，超過了芯片最大耐壓的上限，也并沒有發(fā)現(xiàn)損壞的情況。

測試現(xiàn)象：

1、這個毛刺也不是必現(xiàn)的，有時有，有時沒有

2、毛刺的幅度也是高低不同的，有時高，有時低

3、直接插拔220V那頭，毛刺概率出現(xiàn)的概率更高，電壓越大（與拔插適配器的12V的DC頭子相比）

問題分析過程：

1、DC-DC芯片可能有問題，上電時，電壓直接從輸入竄到了輸出。

芯片使用的是MPS品牌的，內(nèi)部有軟啟動，沒啟動之前，芯片開關MOS管也是關閉的，所以即使輸入有毛刺，也不應該竄到輸出。在輸入達到5V左右的時候，輸出才會開始。而實際情況是在輸入毛刺都沒有5V高的時候，輸出已經(jīng)有了。

換不同的板子測試，結果也一樣，不是單個芯片的問題，芯片的來源也是專門的代理商，質(zhì)量是有保證的。-------問題到這里是沒法解釋通的。

2、測試方法有問題

將示波器探頭的接地端和信號端都接到板上DC-DC輸出端的GND上，拔插電源，發(fā)現(xiàn)居然也有毛刺產(chǎn)生。

理論上示波器探頭的信號端和接地端接到一起，是不應該有的呀，由此可以判斷，應該是上電瞬間示波器和接地線受到了沖擊噪聲的影響。

3、換隔離示波器測試

使用裝電池的手持示波器重新測試，發(fā)現(xiàn)輸入和輸出在上電時都沒有測到尖峰，由此可以確定，實際上電時并沒有尖峰的，前面之所以測到了尖峰乃是示波器受到了干擾所致。

新的問題：為什么常規(guī)示波器測試有噪聲，而手持示波器沒有出現(xiàn)呢?

示波器測試模型：

如上圖，示波器和電源適配器通過變壓器都接到了220V市電，在測量時，示波器已經(jīng)上電，探頭的GND和被測PCB板已經(jīng)共地。

這時突然插入電源適配器，會在共地線上形成瞬間電流，而因為示波器與被測PCB板上連線引入的寄生電感的存在，會在GND上產(chǎn)生壓差，因此示波器會檢測到一個尖峰。所以即使示波器的輸入端與GND直接短接，也會測到尖峰。

那為什么手持示波器沒有這個尖峰呢？筆者認為手持示波器因為用電池供電，沒有接到220V市電上面，完全是處于浮地的狀態(tài)，所有即使在插電的瞬間，示波器的接GND探頭上面是基本沒有電流流過的，因此也不會產(chǎn)生壓差，也就沒有尖峰。

另外一個問題：示波器的電源，電源適配器都是有變壓器隔離的，不應該有電流才對？

個人認為：上電瞬間是一個突發(fā)的情況，對于整個系統(tǒng)來說，是一個交流的信號，變壓器起不到完全隔離的作用。變壓器隔離，與手持裝電池的完全浮地的系統(tǒng)，還是不一樣的。