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干货整理 | 如何解决电源常见应用问题--DC/DC微功率输出篇

开关电源以高集成度、高可靠性、简化设计等多重优势,受到许多产品设计者的青睐,但其容易上手,操作简单的优点也会在使用中出现一些问题,例如:输出电压偏低/飘高、模块损坏、EMC无法满足等,针对这些可能发生的电源应用问题,该如何排查并解决相应故障。本文将主要针对DC/DC电源应用入手分析几种常见的电源输出故障。


输出电压偏低/飘高


在日常使用中,由于外围器件选用不合适、元件损坏、误操作等,都有可能导致模块在通电后出现输出电压偏低/飘高的问题,会让后级电路无法正常工作。那么通常是由哪些原因造成的呢?

●      可能原因:输入电压偏低/偏高。可实际测量输入端端子电压,并将输入电压调准确。

偏低:输出外接滤波电容过大。排查方案:用电桥实测输出容性大小。输出外接电容应小于技术手册规定的最大值。

偏低:输入端防反接保护二极管压降过大。排查方案:确认二极管阳极输入端电压。可采用压降较小的二极管。

偏低:输出电路存在过流现象。排查方案:在模块输出端串联一个电流表,检测输出电流大小;或者检测模块输入端电流大小,根据效率进行换算得出输出电流大小。可改用腾博会游戏输出功率更大的产品。

飘高:输出端负载过轻,轻于10%额定负载。排查方案:检测输出电流大小,确认实际带载情况,需确保模块工作时输出端至少有10%额定负载,若实际电路存在小于10%额定负载情况,可在输出端并联一个额定功率10%左右的假负载。

电源模块采用标准的开尔文测试法,如图1所示,测试条件:室温Ta=25℃,湿度<75%。


2020-08-31_093852.png图1 开尔文测试法


模块输出不稳压


电源模块包括输出稳压与非稳压2种类型。但在产品应用中,使用了输出稳压型的电源却还是出现输出不稳压的情况,主要原因有以下几种

在测试过程中,误操作将输入/输出端反接,导致输出端电压跟随输入端电压变化而变化。建议按照技术手册引脚定义进行接线测试。

模块后端存在反灌电压,导致模块内部稳压器击穿短路。排查方案:更换模块,重新测试并对输出电压进行检测。建议在模块后端外接二极管或者TVS管,对反灌电压进行抑制。

可能原因:输入端过压。排查方案:检测输入电压,判断是否有电压尖峰或超出最大输入电压要求。建议按技术规格书要求电压范围供电。


输出噪声大/纹波一片模糊


纹波和噪声是衡量电源模块优劣的一大关键指标,在应用电路中,模块周边元器件的设计布局等也会影响输出噪声,哪些因素对输出纹波和噪声有较大影响呢?

电源模块与主电路噪声敏感元件(如A/D、D/A、或MCU等)距离过近。排查方案:用近场探头检测噪声源。建议将电源模块远离主电路噪声敏感元件或进行隔离。

多路系统中各单路输出的电源模块之前产生差频干扰。排查方案:使用铜箔包裹一路后接地,检测另一路输出端纹波噪声是否有明显变化。建议使用多路输出的电源模块替代多个单路输出模块。

主电路噪声敏感元件的电源输入端未接去耦电容。排查方案:测量模块输出端电容容值。建议在主电路噪声敏感元件的电源输入端接0.1uF去耦电容。

纹波和噪声是叠加在直流输出上的周期性和随机性交流成分,它也影响着输出精度,一般对纹波和噪声采用峰-峰值计量(mVp-p)

第一步,先将示波器带宽设置为20MHz,可以有效防止高频噪声;

第二步,采用平行线测试法、双绞线法或靠测法。


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图2 平行线测试法



注意:(1)C1:高频陶瓷电容C1容值为1uF,C2根据技术手册推荐的电容值选择相应电容;

          (2)两平行线铜箔带之间的距离为2.5mm,两平行铜箔带的电压降之和应小于输

出电压值的2%。


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图3 纹波噪声测试波形


电源模块故障问题种类繁多,本文针对以上几种常见的DC/DC输出故障问题,简单阐述,更多疑问欢迎评论区交流~

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