這篇文章討論了電子系統常見的問題，尤其是那些并不總是如預期運行的電源電路：開關模式、低壓、DC-DC、單相、非隔離的基礎降壓轉換器電路。

　　轉換器故障排除的一般規則

　　在故障排除時，考慮變量并減少可能的故障原因是至關重要的。

　　以下是一些指導原則：

　　必須可靠地使系統出現故障以進行故障排除。自己消失的問題往往會自己回歸。

　　一次只更改一個因素，并記錄其效果。

　　如果電路停止工作，問自己：“發生了什么變化?”是否有事件與故障同時發生?

　　檢查故障是否隨著轉換器板、芯片或負載的移動而變化。

　　牢記這些指導原則，以下是設計DC-DC降壓轉換器時可能遇到的九個常見問題及其可能原因。

　　問題1：過大的紋波

　　如果你看到過大的紋波，可能是電感值過低——較高的電感值可以降低紋波，但會導致響應變慢。

　　此外，要注意電感的紋波電流過大會導致峰值電流增高，并增加電感飽和的可能性，尤其是在高溫下，以及對你的場效應晶體管(FET)造成更大壓力。

　　其他原因可能包括輸出電容Cout值過低(不能儲存足夠的能量以維持輸出)或Cout的等效串聯電阻(ESR)過高(導致Cout中的電壓下降)。

　　最后，較低的開關頻率會導致更多的紋波。

　　問題2：無法啟動

　　首先，問自己：“使能引腳是否正確驅動(或上拉)?”電源良好輸出也是如此。

　　無法啟動可能是由于負載電容過大(如FPGA)像短路一樣觸發了電流限制。一些芯片具有消隱和軟啟動功能以克服這一問題。

　　為了避免誤報，將電流限制點設置得盡可能高，并與FPGA工程師協商以優化系統級電容。

　　最后，確保輸入電壓Vin沒有下降，且下述故障鎖定不會因為輸入電壓下跌而激活。

　　問題3：關閉時輸出有電壓

　　如果電路確實關閉，但你在輸出端看到電壓，通常是來自其他電源電路。檢查是否有非明顯的路徑連接到其他活躍電源軌。

　　問題4：調節不良

　　采用遠程Vout感應時，調節不良可能是由于電源路徑的歐姆電壓降，可能是由于一個電源軌(單個電源轉換器輸出線)分配給電路板上的過多負載。這就是為什么有時會避免使用多軌轉換器IC(“PMIC”)，而選擇多個貼近其負載的轉換器。

　　如果你的電壓感應引腳噪聲較大，保持該引腳布局整潔，并確保與感應信號相關的任何電阻靠近控制器。

　　另一種解釋是參考電壓可能不穩定或未經過濾。

　　問題5：瞬態響應慢

　　主要原因可能是輸出電容過大或電感過大。

　　另一個問題可能是環路補償不良。環路特性在沒有合適設備的情況下很難完全表征。但是，即使沒有網絡分析儀，你也可以使用階躍負載并觀察瞬態振鈴——這將以低成本告訴你很多信息。

　　此外，在開發過程中，如果設計負載變化，補償通常需要調整。例如，你在使用工廠評估模塊且負載只有設計負載的一半嗎?你會看到這個問題。

　　問題6：不穩定

　　Cout的ESR可能是導致不穩定的原因，因為它在環路響應中引入了一個零點，使增益曲線停止下降并開始橫向移動，從而侵蝕或消除增益裕度。如果零點頻率足夠低，則增益在相位達到180°之前不會通過零點。

　　較便宜的轉換器芯片可能內部進行了補償以節省外部元件，但確保你的Cout符合其穩定性的最小和最大Cout ESR范圍。

　　不穩定的其他解釋可能包括電壓感應或匯總節點布局或噪聲問題。

　　確保使用設計軟件生成波德圖，并檢查相位和增益裕度，包括在高溫下。

　　問題7：低效率

　　引導電容需要足夠大，以為高側FET柵極提供電荷——否則，該FET可能無法完全開啟，從而消耗電能。在引導引腳上串聯一個電阻可以調節開啟時間以控制振鈴。

　　測量電源電路效率(尤其是90%以上)并不簡單，因為它需要電流測量，并且是兩個功率量的比率。希望你通過電子表格工具已表征了每個元件對損耗的貢獻，通常會告訴你mosfet和電感電阻(DCR或直流電阻)是導致熱量浪費的主要因素。

　　問題8：低溫

　　請記住，電解電容在低溫下的ESR會升高，而電容值會下降。

　　問題9：PMBus問題

　　在共享數據通信總線上，確保在你沒有關注時，其他節點沒有間歇性地喧鬧。

　　同時，確保你使用的上拉電阻足夠強：47 kΩ的上拉電阻(如FPGA中)遠不如10 kΩ的好。

　　數據

　　如果你完全不知道該做什么，獲取更多數據——這將給你提供分析、產生想法和引發團隊討論的基礎。

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