芯片替代后电压不稳、输出纹波大怎么办

芯片领域的国产替代是一个高频热词。近几年来，由于缺货潮和价格等因素，很多厂商用国产替代解决了燃眉之急。国产替代对企业有着重要的影响，它可以增加企业的竞争力，提高效率和降低成本。当然，在芯片替代过程中会遇到一些问题，需要工程师去克服。

 

我们的工程师用国产IC CR6890H直接替换客户主控IC后，发现有异音。经测试后，发现电压不稳、输出纹波过大、开关波形出现大小波等情况。本文我们将分享解决思路和技巧，以下为测试样机图片：

 

 

CR6890H样机图片

 

【应用】电机类适配器/存储设备电源/AC-DC适配器/充电器等

 

【规格】12V3.2A

 

【控制IC】CR6890H

关于CR6890H

高性能CCM+PFM绿色节能PWM控制器

CR6890H是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM混合电流模式PWM控制器。CR6890H轻载时会降低频率，最低频率22kHz可避免音频噪声。CR6890H提供了完整的保护功能，如cycle-by-cycle电流限制、OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO等，还可以通过PRT脚分别精确设置外置过温保护和输出电压过压保护。软启动功能可以减少系统启动时MOSFET的应力，前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计，降低开关噪声，简化了EMI设计。CR6890H提供SOT23-6L的封装。

主要特点

● 较低的启动电流(大约3μA)● 内置软启动减少MOSFET应力● CCM+PFM控制模式● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡● 内建频率抖动功能，降低EMI● 内置65kHz开关频率● 轻载降低工作频率● 15ms倍频模式● 可编程外置过温保护并进入latch● VDD过压保护和输出过压保护功能并进入latch● 内置前沿消隐电路● 内置输出二极管短路保护● 内置过温保护并进入latch● 过载保护● SOT23-6L封装

基本应用

● AC/DC适配器● 电机类适配器● 充电器● 存储设备电源

典型应用

管脚排列

管脚描述

【问题描述】

直接替换客户主控IC后，发现有异音。经测试后，发现电压不稳、输出纹波过大、开关波形出现大小波的情况，如下图：

 

 

原客户样机输出纹波为180mV左右，而替换IC后纹波高达456mV

 

原客户样机开关频率较为工整，为65KHz左右，替换后明显出现大小波

【解决思路】

虽然IC可以直接PIN对PIN替换，但是每一个IC的功能特性都会有所区别，所以外围器件也可能需要更改。出现电压不稳、输出纹波过高、大小波的情况，怀疑是电源的环路不稳所影响的。

 

环路不稳定会对反激开关电源产生以下影响：

 

1、输出纹波增加：环路不稳定会导致输出纹波增加，即输出电压的波动增大。这可能导致连接在开关电源输出端的负载工作不稳定，影响到负载的正常运行。

 

2、动态响应不良、出现大小波：环路不稳定会降低开关电源的动态响应能力。当负载突然变化时，开关电源无法迅速调整输出电压，导致输出电压的偏差较大和恢复时间较长。这可能会影响到负载的要求和设备的稳定性，进而出现大小波。

 

3、EMI特性变差：环路不稳定会使开关电源更加敏感于外部干扰。如输入电压的波动、负载变化或其他干扰信号可能引起输出电压的大幅波动，并使电源无法有效抵御和补偿这些干扰，导致EMI变差。

 

4、效率下降：环路不稳定可能导致电源系统的整体效率下降。不稳定的控制环路可能导致能量在电源系统内部的损耗增加，使能量无法有效转换和传输，从而降低电源的效率。

【调通要点】

所谓的环路不稳，是指电路中的反馈环路不稳定，以下是CR6890H DEMO原理图：

 

 

电路中环路不稳，大概率与光耦附近的元器件（如上图）有关，需调环路来使得开关电源工作正常。

 

 

更改FB处的电容值后，大小波的现象明显消除，开关频率为62.5KHz左右，但还没有完全规整。输出纹波也因环路变化而减小、但还是太大。

 

 

继续调试，更改光耦1,2脚之间的电阻与TL431的1脚电容后，输出纹波也有明显改善，从408mV到了224mV。

【最终结果】

 

环路调试完成后，输出电压变得稳定，输出纹波为108mV，开关波形也变得非常规整。随着环路的稳定，效率和EMI也有所改善。