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案例分享|地弹现象导致DCDC电源芯片工作不正常_环路_芯片

神尊大人 2024-11-24 17:38:49 0

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一、 问题描述

如下图1 ,产品个中一个供电是12V转3.3V的电路,产品发货50K旁边往后,大约有1%的产品无法启动,经由解耦定位,问题出不才图中的电源芯片

案例分享|地弹现象导致DCDC电源芯片工作不正常_环路_芯片 智能

图1;12V 转3.3V电路

二、缘故原由剖析

经由终极的剖析,问题终极定位在与PCB的布局和布线有关,个中涉及一个主要随意马虎忽略的技能:地弹。

1. 什么是地弹

如下图,左图是芯片内部的事理框图,右图是实际PCB中的布局图,在高频开关电源中,供应能量来源的有两个器件:输入电容Cvin和电感Lbuck;

(1)、当高端开关闭合,低端开关断开时,电流的路径如赤色箭头所示;

(2)当高端开关断开,低端开关闭合时,电流的路径如蓝色的箭头所示。

图2;芯片内部的高低开关(左图)、实际的事情示意图(右图)

根据电磁感应定理:e=-dФ/dt=-d(Li)/dt=-Ldi/dt,由于赤色和蓝色的环路面积变革较大,终极的表示会在低端开关和Cvin之间产生感应电动势。

厂商内部手册中显示,电源芯片知足以下两个的条件,就可以进入测试模式,测试模式下,电源芯片不事情,电源无输出。

(1)、pin5 引脚FB 电压大于3V;

(2)、pin6引脚COMP电压小于-0.5V;

我们实际设计的PCB示意图如下图所示,环路1由Cvin、高端开关、L、Cbuck、负载组成,环路2由Cbuck、负载组成,环路3由低端开关、L、负载组成。
个中环路面积变革A最大,同时电流突变最最迅速,实测引脚6 COMP 最高可达到-0.6V。
如果FB引脚耦合的滋扰达到3V,是可以将芯片进入到测试模式的,导致无法输出。

图3;较差的布局产生3个环路。

图4;较差的布局产生3个环路。

三、 办理方案

问题的缘故原由紧张时两种开关状态时的环路面积不一样,导致感应电动势变革太大,导致芯片内部的逻辑混乱。
重新布局后的方法如下:

(1)、将输入电容、高低端开关只管即便在同一水平线;

(2)、将输出电容和负载只管即便靠近用电端,消灭上图中的环路2导致的变革。
同时可以搪塞用电设备的突发电流,突发电流大部分由输出电容供电,而不是通过电源芯片转换而来。

(3)、重新布局后的环路面积变革=变革的长度X板厚度。
板厚为2mm,此时的面积变革基本可以忽略不计。

图5; 优化布局,环路变革基本可以忽略不计。

四、 总结

对付DCDC电源芯片,厂商不会对外公布其内部的详细逻辑电路,但是有一点可以肯定,高低开关两种不同的状态导致的环路面积变革,如果没有处理好,产生的地弹会影响内部逻辑,使得进入不愿定的事情状态。

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