DC-DC降压没输出的原因

电源/新能源

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DC-DC降压电路应用比较广,好多线路设计都有用到。我们这里遇到了一个DC-DC没有输出的问题,现在拿出来分析下。

事因是有客户反馈说系统有上电不开机的情况,特别是第一次上电不开机出现的概率较多。初步检查到是DC-DC降压没输出的原因。

先来看下DC-DC应用电路,如图

DC-DC

电路描述:当系统上电时,主控的PWR_EN会输出一个3.3V的电压,来开启DC-DC这颗降压芯片,使其输出相应电压。PWR电源在锂电池供电时为4.2V,在USB供电时为4.9V。此电路设置的输出为3.3V。

DC-DC芯片不开启的原因是EN脚将PWR_EN的电压拉死了,用示波器量得会出现如下2个现象:

一是PWR_EN的整体电压拉得很低,持续不到50毫秒就拉死了

DC-DC

二是PWR_EN的电压未被拉低,但持续很短的时间就拉死了

DC-DC

断开R8这个电阻再来测量,PWR_EN输出是正常的,这里就可以证明主控芯片是没问题的,问题就是由DC-DC的EN脚电路部分引起的。

解决方法是:将R8的阻值增大到100K,经测试到目前发文章为止未测到不开机的问题。

问题可以说是解决了,但还是会存在疑问:根本原因是什么呢?是RC电路的问题?还是DC-DC芯片EN脚内部设计的问题?或者是DC-DC芯片质量问题?

原理是什么样的呢?下面结合实际简单验证下:

1、怀疑芯片的问题,更换一个新的芯片测试同样会出现,更换另一个型号的芯片也一样会出现。两种芯片的内部架构如下图

DC-DC

这里可以确定芯片质量没问题,这里可不可以得出就这个架构的芯片就会存在这样的问题呢?因为资源有限,其它品牌的芯片未拿来验证,后续选择这种架构的芯片时还需注意这个问题。

2、怀疑C16电容的问题,解释为电容充电瞬间达到了它的耐压值,瞬间高压使得DC-DC芯片的EN脚内部被击穿导致对地短路而将PWR_EN拉死。后面查资料及实际测量得出该解释是错误的,电容瞬间的电压不会高于3.3V。

另外怀疑是不是C16电容瞬间短路引起的,已知电容的需压值为6.3V,实验如下:

DC-DC

如图搭建一个电路,反复开关S1,若电容短路,则LED就会熄灭,将VCC的电压调高再来测试,并未发现电容短路导致LED灯熄灭。

3、还是怀疑C16充电引起的,解释为电容充电瞬间电流较大,超出了DC-DC的EN脚耐流,导致EN脚内部被击穿而将电压拉死。为什么电阻改成100K后就没问题呢?

DC-DC

可以从这图波形反映出来,蓝色线为10K时的上电,白色线为100K时的上电,图中蓝线上电快,白线上电慢,根据I=C*dV/dt可以得出10K时的瞬间电流大,所以更具风险。

也可以解释为什么第一次上电出现的概率大,因为开始时电容还处于完全放电状态。

综上,可以判断出EN处的电流对DC-DC芯片内部的影响,使得DC-DC芯片内部EN电路出现对地锁死的情况,由于供应商对这引脚内部电路未做开放,所以不清楚其内部具体如何。

到此就分析完了,解决方法是有效的,因能力有限,可能分析方法还有很大不足的地方,欢迎读者指正。同时也希望能为读者抛砖引玉,发散自己的思维,找到更合理的分析更有效的方法。

审核编辑 :李倩

 

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