DCDC電源芯片工作不正常原因分析

第第頁DCDC電源芯片工作不正常原因分析1.問題描述

如下圖1，（產(chǎn)品）其中一個（供電）是12V轉(zhuǎn)3.3V的電路，產(chǎn)品發(fā)貨50K左右以后，大約有1%的產(chǎn)品無法啟動，經(jīng)過解耦定位，問題出在下圖中的（電源芯片）。

圖112V轉(zhuǎn)3.3V電路

2.原因分析

經(jīng)過最終的分析，問題最終定位在與（PCB）的布局和布線有關(guān)，其中涉及一個重要容易忽略的技術(shù)：地彈。

如下圖，左圖是（芯片）內(nèi)部的原理框圖，右圖是實際PCB中的布局圖，在高頻（開關(guān)電源）中，提供能量來源的有兩個器件：輸入（電容）Cvin和電感Lbuck；

（1）當(dāng)高端開關(guān)閉合，低端開關(guān)斷開時，（電流）的路徑如紅色箭頭所示；

（2）當(dāng)高端開關(guān)斷開，低端開關(guān)閉合時，電流的路徑如藍(lán)色的箭頭所示。

圖2芯片內(nèi)部的高低開關(guān)（左圖）、實際的工作示意圖（右圖）

根據(jù)（電磁感應(yīng)）定理：e=-dФ/dt=-d(Li)/dt=-Ldi/dt，由于紅色和藍(lán)色的環(huán)路面積變化較大，最終的體現(xiàn)會在低端開關(guān)和Cvin之間產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

（廠商）內(nèi)部手冊中顯示，（電源）芯片滿足以下兩個的條件，就可以進(jìn)入測試模式，測試模式下，電源芯片不工作，電源無輸出。

（1）（pi）n5引腳FB電壓大于3V；

（2）pin6引腳COMP電壓小于-0.5V；

我們實際設(shè)計的PCB示意圖如下圖所示，環(huán)路1由Cvin、高端開關(guān)、L、Cbuck、負(fù)載組成，環(huán)路2由Cbuck、負(fù)載組成，環(huán)路3由低端開關(guān)、L、負(fù)載組成。其中環(huán)路面積變化A最大，同時電流突變最最迅速，實測引腳6COMP最高可達(dá)到-0.6V。如果FB引腳（耦合）的干擾達(dá)到3V，是可以將芯片進(jìn)入到測試模式的，導(dǎo)致無法輸出。

圖3較差的布局產(chǎn)生3個環(huán)路

圖4較差的布局產(chǎn)生3個環(huán)路

3.解決方案

問題的原因主要時兩種開關(guān)狀態(tài)時的環(huán)路面積不一樣，導(dǎo)致感應(yīng)電動勢變化太大，導(dǎo)致芯片內(nèi)部的邏輯混亂。重新布局后的措施如下：

（1）將輸入電容、高低端開關(guān)盡量在同一水平線；

（2）將輸出電容和負(fù)載盡量靠近用電端，消滅上圖中的環(huán)路2導(dǎo)致的變化。同時可以應(yīng)付用電設(shè)備的突發(fā)電流，突發(fā)電流大部分由輸出電容供電，而不是通過電源芯片轉(zhuǎn)換而來。

（3）重新布局后的環(huán)路面積變化=變化的長度X板厚度。板厚為2mm，此時的面積變化基本可以忽略不計。

圖5優(yōu)化布局，環(huán)路變化基本可以忽略不計

4.總結(jié)

對于（DC）DC電源芯片，廠商不會對外公布其內(nèi)部的具體邏輯電路，但是有一點可以肯定，高低開