地弹导致电源芯片工作不正常
很多读者都应该听过地弹，但是实际遇到的地弹的问题应该很少。本案例就是一个地弹现象导致电源芯片工作不正常的案例。
問題描述
如下图1 ，产品其中一个供电是12v转3.3v的电路，产品发货50k左右以后，大约有1%的产品无法启动，经过解耦定位，问题出在下图中的电源芯片。
原因分析
经过分析，问题最终定位在与pcb的布局和布线有关，其中涉及一个重要容易忽略的技术：地弹。如下图，左图是芯片内部的原理框图，右图是实际pcb中的布局图，在高频开关电源中，提供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，电流的路径如红色箭头所示；（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。
根据电磁感应定理：e=-dф/dt=-d(li)/dt=-ldi/dt，由于红色和蓝色的环路面积变化较大，最终的体现会在低端开关和cvin之间产生感应电动势。
厂商内部手册中显示，电源芯片满足以下两个的条件，就可以进入测试模式，测试模式下，电源芯片不工作，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。其中环路面积变化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引脚耦合的干扰达到3v，是可以将芯片进入到测试模式的，导致无法输出。
解决方案
问题的原因主要时两种开关状态时的环路面积不一样，导致感应电动势变化太大，导致芯片内部的逻辑混乱。重新布局后的措施如下：（1）将输入电容、高低端开关尽量在同一水平线；（2）将输出电容和负载尽量靠近用电端，消灭上图中的环路2导致的变化。同时可以应付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化=变化的长度 x 板厚度。板厚为2mm，此时的面积变化基本可以忽略不计。
总结
对于dcdc电源芯片，厂商不会对外公布其内部的具体逻辑电路，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化，如果没有处理好，产生的地弹会影响内部逻辑，使得进入不确定的工作状态。
【以上信息由艾博检测整理发布，如有出入请及时指正，如有引用请注明出处，欢迎一起讨论，我们一直在关注其发展！专注：ccc/srrc/cta/运营商入库】
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根据电磁感应定理：e=-dф/dt=-d(li)/dt=-ldi/dt，由于红色和蓝色的环路面积变化较大，最终的体现会在低端开关和cvin之间产生感应电动势。
厂商内部手册中显示，电源芯片满足以下两个的条件，就可以进入测试模式，测试模式下，电源芯片不工作，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。其中环路面积变化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引脚耦合的干扰达到3v，是可以将芯片进入到测试模式的，导致无法输出。
解决方案
问题的原因主要时两种开关状态时的环路面积不一样，导致感应电动势变化太大，导致芯片内部的逻辑混乱。重新布局后的措施如下：（1）将输入电容、高低端开关尽量在同一水平线；（2）将输出电容和负载尽量靠近用电端，消灭上图中的环路2导致的变化。同时可以应付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化=变化的长度 x 板厚度。板厚为2mm，此时的面积变化基本可以忽略不计。
总结
对于dcdc电源芯片，厂商不会对外公布其内部的具体逻辑电路，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化，如果没有处理好，产生的地弹会影响内部逻辑，使得进入不确定的工作状态。
【以上信息由艾博检测整理发布，如有出入请及时指正，如有引用请注明出处，欢迎一起讨论，我们一直在关注其发展！专注：ccc/srrc/cta/运营商入库】
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