排除 9 个常见 DC-DC 降压转换器问题

　　转换器故障排除的一般规则
　　排除故障时，重要的是要考虑变量并减少可能的故障原因。
　　以下是一些指导原则：
　　您必须可靠地使系统无法排除故障。一个问题自己消失了，它自己又回来了。
　　只改变一件事并注意效果。
　　如果电路停止工作，请问“发生了什么变化？”是否有与失败同时发生的事件？
　　查看故障是否随转换板、芯片或负载一起移动。
　　请牢记这些准则，以下是设计 DC-DC 降压转换器时可能遇到的九个常见问题以及一些可能的原因。
　　测量输出电压的 10× 探头。图片埃里克·博加廷
　　问题1：纹波太多
　　如果您看到 纹波太多，则电感可能太低 - 值越高，纹波越低，但瞬态响应越慢。
　　另外，请记住，大电感纹波电流意味着更高的峰值电流和更大的电感饱和可能性，尤其是在高温下，并且对 FET 造成更大的压力。
　　其他问题可能是C out太低（没有足够的存储空间来支持输出）或C out ESR（等效串联电阻）太高（导致C out中的 IR 压降）。
　　，低开关频率会导致更多纹波。
　　使用 10× 探头测量噪声。 Eric Bogatin 的“如何测量开关模式电源 (SMPS) 中的噪声”的屏幕截图
　　问题2：无法启动
　　首先，问问自己：“使能”引脚是否正确驱动（或上拉）？电源良好输出也是如此。
　　可能会出现启动失败的情况，因为负载电容过大（如 FPGA）就像短路一样，会触发电流限制。一些芯片具有消隐和软启动功能来克服这个问题。
　　为了避免误报，请将电流限制点设置得尽可能高，并与 FPGA 工程师协商以优化系统级别的电容。
　　，确保V输入不会下垂，并且 UV 锁定不会由于输入下降而激活。
　　问题3：关闭时输出端存在电压
　　如果您的电路确实已关闭，但您在输出上看到电压，则该电压通常来自另一个电源电路。检查是否存在通往其他活动导轨的不明显路径。
　　问题4：监管不力
　　使用远程V输出检测时，电源路径欧姆压降可能会导致调节不良，这可能是由于分配到电路板上过多负载的电源轨（单个电源转换器输出线）造成的。这就是为什么有时避免使用多轨转换器 IC (“PMIC”)，而是在负载旁边使用多个转换器。
　　如果您的电压检测引脚有噪音，请保持该引脚的布局整洁，并确保与检测信号相关的任何电阻器放置在控制器附近。
　　另一种解释是您的参考电压在滤波不足时可能不稳定。
　　问题5：瞬态响应缓慢
　　这里的罪魁祸首是可能有太大的大容量输出电容或太大的电感器。
　　另一个问题可能是环路补偿不良。如果没有合适的设备，则很难完全表征环路特性。但即使您没有网络分析仪，您也可以使用阶跃负载并观察瞬态振铃，它会以低廉的成本告诉您很多信息。
　　此外，在开发过程中，如果设计负载发生变化，补偿通常也必须改变。例如，您是否以设计负载的一半使用工厂评估模块？你看到问题所在了。
　　问题6：不稳定
　　C out ESR 可能是不稳定的一个原因，因为它在环路响应中引入了零，这使得增益曲线停止下降并开始横向移动，从而侵蚀或消除了增益裕度。如果零频率足够低，则在相位达到 180° 之前增益不会过零。
　　较便宜的转换器芯片可能会进行内部补偿以节省外部部件，但请确保您的C输出满足和C输出ESR 范围，在该范围内它们将保持稳定。
　　不稳定的其他解释可能包括电压感应不良或求和节点布局或噪声。
　　确保使用设计软件生成波特图并检查相位和增益裕度，包括温度范围。
　　问题7：效率低下
　　自举电容器需要足够大，以便为高侧 FET 栅极提供电荷，否则，该 FET 可能无法完全导通，然后会消耗功率。与升压引脚串联的电阻器可用于调节开启以控制振铃。

　　测量电源电路效率（尤其是 90% 以上）并非易事，因为它需要电流测量，并且是两个功率量的比率。希望您已经通过电子表格工具描述了每个组件对损耗的贡献，该工具通常会告诉您 MOSFET 和电感器电阻（DCR 或直流电阻）是造成热量浪费的主要因素。

　　显示降压开关稳压器的效率与频率的关系图。该图取自Linear Tech/Analog Devices 的LT8610 数据表。
　　问题8：低温
　　请记住，低温下电解电容的 ESR 会上升，而电容会下降。
　　问题 9：PMBus 问题
　　在共享数据通信总线上，确保当您不注意时另一个节点不会间歇性地喋喋不休。
　　另外，请确保您使用的上拉电阻足够强：47 kΩ 上拉电阻（如在 FPGA 中）远不如 10 kΩ。