背景
在電路設計中,電源設計是最重要的部分。 各子系統要想正常工作電流過大自動斷電,必須保證電源設計值在指南的要求之內。 一旦超過或更高,可能會導致系統無法工作或芯片燒壞; 有時我們也會遇到這樣的情況。 上電后,系統可以正常運行一段時間,從調試插座復制的日志也正常,突然電路板上的一個芯片變成藍色。 它被熏黑了,讓電子設計師看起來就像兩英尺外的和尚——他們無法弄清楚。 經過仔細確認,發現電源芯片的VDD和GND漏電,而電路中的其他電阻、電容或IC均正常。 這些情況都相當奇怪。 下面是我們在項目開發過程中遇到的一個反例。
我們做了一個激光驅動電路,就是所謂的高壓電路。 電源芯片要求輸出8V/4A。 我們使用/,它具有更寬的輸入電流范圍。 我們來分析一下這類問題的分析技巧。
可能原因分析
(1)排除根本原因:PMIC的VDD是否超過要求的最大值;
(2)過流、過壓:當下游負載為感性負載時,感性回路中可能會形成較大的反向電流。 負載要求為4A電壓電流過大自動斷電,PMIC最大輸出為3.5A。 這兩種情況都可能出現過流、缺相的情況;
(3)峰值電壓過大:
(4)出現反向電壓:出現較高的反向偏置電流,系統中的電壓向相反方向運行; 電路電流的波動可能會導致電壓從IC的電源VDD引腳流出,并且IC的內部結構有些脆弱。 NPN 或 PNP 二極管等的反向擊穿;
找出問題
(1)用萬用表和示波器檢測PMIC的VDD引腳,并與指南中要求的最大值進行比較;
(2)檢查電子系統中是否存在感性負載,如線圈電機、保險絲等類型負載;
(3)峰值電壓可以用示波器捕捉高頻波形,看噪聲值是否超出要求范圍;
解決方案
(1)如果峰值電壓超過允許值,可以使用高頻吸收電容(高Q值、超低ESR),并在電源輸出引腳附近并聯一個高頻吸收電容到地;
(2)在輸入路徑中添加肖特基晶閘管;
(3)增加單路(N-MOS);
(4)增設負荷開關;
舉個栗子
明天我還在博客上看到了一個反例。 是設計者在測試時不小心將輸入電源和GND漏電,導致TI燒毀。 電路圖如下。
該塊如右圖所示。 需要在引腳外部連接肖特基和電感以形成基本的DCDC電路。 引腳內部是一個 NPN 二極管。
可以這樣分析:VIN引腳漏電到地后,輸入電流瞬間變為0,NPN集電極電流為0,引腳處電感L1的電壓無法突變,形成反向感應電流,它倒回到銷釘中。 引腳,導致NPN的發射極電流小于相線電流,PN結被擊穿,功率芯片損壞。