DC-DC降压没输出的原因

dc-dc降压电路应用比较广,好多线路设计都有用到。我们这里遇到了一个dc-dc没有输出的问题,现在拿出来分析下。
事因是有客户反馈说系统有上电不开机的情况,特别是第一次上电不开机出现的概率较多。初步检查到是dc-dc降压没输出的原因。
先来看下dc-dc应用电路,如图
电路描述:当系统上电时,主控的pwr_en会输出一个3.3v的电压,来开启dc-dc这颗降压芯片,使其输出相应电压。pwr电源在锂电池供电时为4.2v,在usb供电时为4.9v。此电路设置的输出为3.3v。
dc-dc芯片不开启的原因是en脚将pwr_en的电压拉死了,用示波器量得会出现如下2个现象:
一是pwr_en的整体电压拉得很低,持续不到50毫秒就拉死了
二是pwr_en的电压未被拉低,但持续很短的时间就拉死了
断开r8这个电阻再来测量,pwr_en输出是正常的,这里就可以证明主控芯片是没问题的,问题就是由dc-dc的en脚电路部分引起的。
解决方法是:将r8的阻值增大到100k,经测试到目前发文章为止未测到不开机的问题。
问题可以说是解决了,但还是会存在疑问:根本原因是什么呢?是rc电路的问题?还是dc-dc芯片en脚内部设计的问题?或者是dc-dc芯片质量问题?
原理是什么样的呢?下面结合实际简单验证下:
1、怀疑芯片的问题,更换一个新的芯片测试同样会出现,更换另一个型号的芯片也一样会出现。两种芯片的内部架构如下图
这里可以确定芯片质量没问题,这里可不可以得出就这个架构的芯片就会存在这样的问题呢?因为资源有限,其它品牌的芯片未拿来验证,后续选择这种架构的芯片时还需注意这个问题。
2、怀疑c16电容的问题,解释为电容充电瞬间达到了它的耐压值,瞬间高压使得dc-dc芯片的en脚内部被击穿导致对地短路而将pwr_en拉死。后面查资料及实际测量得出该解释是错误的,电容瞬间的电压不会高于3.3v。
另外怀疑是不是c16电容瞬间短路引起的,已知电容的需压值为6.3v,实验如下:
如图搭建一个电路,反复开关s1,若电容短路,则led就会熄灭,将vcc的电压调高再来测试,并未发现电容短路导致led灯熄灭。
3、还是怀疑c16充电引起的,解释为电容充电瞬间电流较大,超出了dc-dc的en脚耐流,导致en脚内部被击穿而将电压拉死。为什么电阻改成100k后就没问题呢?
可以从这图波形反映出来,蓝色线为10k时的上电,白色线为100k时的上电,图中蓝线上电快,白线上电慢,根据i=c*dv/dt可以得出10k时的瞬间电流大,所以更具风险。
也可以解释为什么第一次上电出现的概率大,因为开始时电容还处于完全放电状态。
综上,可以判断出en处的电流对dc-dc芯片内部的影响,使得dc-dc芯片内部en电路出现对地锁死的情况,由于供应商对这引脚内部电路未做开放,所以不清楚其内部具体如何。
到此就分析完了,解决方法是有效的,因能力有限,可能分析方法还有很大不足的地方,欢迎读者指正。同时也希望能为读者抛砖引玉,发散自己的思维,找到更合理的分析更有效的方法。


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