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电源设计调试及故障排查

2020-07-03 22:45:07

本站原创文章,转载请注明出处

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(1)对于采用电池供电的手持设备,系统的电源芯片一般采用效率较高、电压转换灵活的DC-DC(直流-直流)开关电源IC来实现,但是DC-DC开关电源的IC往往存在调试麻烦的问题,这些问题的可以归结为以下几类:

1)输出电压基本为0;

2)输出电压基本等于输入电压;

3)输出电压与设计中预设值偏离较大,这个针对输出可调的DC-DC芯片而言的;

4)输出电压正常,但是片子(含除电源外的其他IC)发热严重。

输出电压基本为0的时候,首先要检查该电源IC使能脚是否接对是不是高电平,可以用万用表测一下该引脚的电压,若高于逻辑上认为的高电平的最小值(ViH(min)),则片子的使能是有效的。其次要保证电源IC输入电压引脚(VIN)的输入电压一定要在芯片手册规定的范围之内,不能过低或过高。

电源设计 

输出电压基本等于输入电压:第一,电阻分压器的接法及阻值可能有误,输出电压近似等于输入电压时,检测的过程中发现反馈输入引脚的电压等于输出电压,即分压电阻的下边的电阻没有起到作用,用万用表测量发现电阻没有焊接可靠,重新焊接后发现输出正常了。

电源IC 

当分压器的阻值焊接错误时也会总成上述故障。反馈电压抬高了,Vout=V(Feedback)*(1+R(上)/R(下)),所以输出电压变大了,最大的情况是放大器饱和,即为输入电压。

第二,电源IC损坏,调试的过程中发现有个降压型DC-DC,反馈电压略高于手册中给定的典型值( 手册0.6V,实测为0.85V),检查了其他的引脚后,发现不存在问题,在替换IC之后,问题解决。

输出电压与设计中预设值偏离较大,这个针对输出可调的DC-DC芯片而言的:第一,分压电阻不对或者与计算值的偏差较大,但是这样的造成输出的电压一般比计算的大0.3V甚至更小,解决办法是重新计算分压电阻的取值,选定其中一个,计算另外一个,并将计算出的值与电阻的标准阻值表对照,找出最接近的一个,如果相差较多,可以考虑重新选取第一个电阻的取值,直到计算出的第二个电阻值与标准电阻表上存在的阻值接近即可,一般的误差在5K以下,当然越小越好,此外电阻的精度最好选择百分之一的(目前市场是有精度为千分之一的电阻),当然精度越高,成本也越高,一般1%精度的电阻是精度为10%精度电阻的2-4倍。

输出电压正常,但是片子(含除电源外的其他IC)发热严重:

第一、检查输入电压是否正常。

第二、测量该电源IC的输出电流。输出电流过大是芯片发热最常见的原因,当负载出现接线错误或者对地短接的情况,多会出现此类问题。此类问题可以通过测量负载电流发现并解决。

第三、检查处理器的总线与外围电路有无方向上的冲突。这一点是是一般设计者很少遇到的。当处理器的总线和外部的元器件的I/O引脚存在输入输出方向上的冲突时,会造成电源电压的不正常及处理器的发热,这在本人的一个手持设备中得到了很好的印证,当不装上核心板(带ARM9微处理器的)时,各路的输出电压均正常(在预设值的范围之内),当装上核心板,核心板仅仅工作了不到2秒的时间便停止工作,此时测量核心板所需要的电压则由5V降为4.2V左右,用手触摸微处理器芯片发现,微处理器迅速的发热,后来通过与单位比较有经验的工程师交流,他说出现这一问题要往总线冲突方面考虑,他查看了一下我的原理图,也没有发现有明显总线冲突的地方,但是我比他更了解我自己的电路,原因是一个系统中未用到的处理器的LCD控制器数据总线引脚(原来连微处理器LCD控制器的数据总线的)连接了电源的使能引脚,这个使能引脚为了方便调试接了一个10K欧的上拉电阻,调试中10K的电阻无法使电源IC的使能有效,换了一个0欧姆的电阻,所以插上核心板后,电源IC的输入通过0欧姆的电阻直接对处理器的引脚输入,处理器的lCD控制器的数据引脚也是输出,该电源iC的引脚输入了比核心板IO引脚电源更高的电压,造成总线的冲突,电源IC的输入电压比处理器的输出引脚电压高,因而电流往处理器里边灌,所以导致了微处理器的发热。


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