轉換器故障排除的一般規則

在進行故障排除時，重要的是要考慮哪些變量在起作用并減少可能的故障原因。以下是一些可以幫助你的指南：

**需要可靠地使系統無法對其進行故障排除。一個自行解決的問題又會自行解決。**一次只更改一件事并注意效果。**如果電路停止工作，請問“什么改變了？”是否有與失敗同時發生的事件？**查看故障是否隨轉換器板、芯片或負載一起移動。考慮到這些概念，以下是設計DC-DC降壓轉換器時可能遇到的九個常見問題以及一些可能的原因。

問題＃1：太多紋波

如果看到太多的紋波，則電感可能太低，較高的值會產生較低的紋波，但會產生較慢的瞬態響應。此外，請記住，較大的電感紋波電流意味著較高的峰值電流和較大的電感飽和可能性，尤其是在高溫時，FET上的應力更大。

其他問題可能是Cout太低（沒有足夠的存儲空間來阻止輸出）或Cout ESR（等效串聯電阻）太高（導致Cout中的 IR下降）。最后，低開關頻率會引起更多紋波。

使用10倍探頭測量噪音。圖片由從《如何測量開關模式電源（SMPS）噪聲》獲得的Eric Bogatin提供

問題＃2：啟動失敗

首先，問問自己這個問題：“啟用”引腳驅動（或上拉）是否正確？電源良好輸出相同。可能會出現啟動失敗，因為你看到負載電容過大（如FPGA），表現為短路并觸發電流限制。一些芯片具有消隱和軟啟動功能。

將電流限制點設置為盡可能高，以避免誤報，并與FPGA工程師協商以優化系統級電容。最后，確保 Vin沒有下垂，并且由于輸入下垂而導致UV鎖定未激活。

問題＃3：關閉時輸出電壓存在

如果你的電路確實關閉卻在輸出端看到電壓，則通常來自另一個電源電路。檢查到其他活動軌道的路徑是否不明顯。

問題＃4：管理不善

通過遠程Vout檢測，可能由電源路徑歐姆電壓降引起不良調節，這可能是由于導軌（單個電源轉換器輸出線）導致的，該電壓分布在電路板上的過多負載上。這就是為什么有時避免使用多軌轉換器IC（“PMIC”）以支持其負載旁邊的多個轉換器。如果電壓檢測引腳有噪聲，請保持此引腳的布局清潔，并確保與檢測信號相關的任何電阻都放在控制器附近。另一種解釋是，過濾后的參考電壓可能不穩定。

問題＃5：慢瞬態響應

這里的主要原因是可能有太多的大容量輸出電容或太大的電感。另一個問題可能是壞循環補償。沒有合適的設備，環路特性很難完全表征。但是，即使你沒有網絡分析儀，也可以使用步進負載并觀察瞬態振鈴。此外，在開發過程中，如果設計負載發生變化，補償通常必須改變。例如，你是否在其設計負載的一半使用工廠評估模塊？

問題＃6：不穩定性

Cout ESR可能是不穩定的原因，因為它在回路響應中引入零，這使得增益曲線停止下降并開始橫向移動，從而侵蝕或消除增益裕度。如果零是足夠低的頻率，則在相位變為180°之前增益不會通過零。

更便宜的轉換器芯片可以在內部進行補償以節省外部元件，但要確保你的C out滿足最小和最大Cout ESR范圍，它們將保持穩定。對不穩定性的其他解釋可能包括不良電壓感應或求和節點布局或噪聲。務必使用設計軟件生成波特圖并檢查相位和增益余量，包括溫度過高。

問題＃7：效率低

自舉電容必須足夠大，以便為高側FET柵極提供電荷，否則，FET可能無法完全導通，然后會燒毀電源。與升壓引腳串聯的電阻可用于調節導通以控制振鈴。測量功率電路效率（特別是高于90％）并非易事，因為它需要電流測量并且是兩個功率量的比率。希望你通過電子表格工具表征每個組件對損耗的貢獻，這通常會告訴你MOSFET和電感器電阻（“DCR”或直流電阻）是浪費熱量的主要原因。

顯示降壓開關穩壓器的效率與頻率的關系圖。圖來自Linear Tech/Analog Devices的LT8610數據表。

問題＃8：低溫問題

請記住，低溫下電解電容的ESR會上升，電容也會下降。

問題＃9：PMBus問題

在共享數據通信總線上，確保在你不查看時，另一個節點不會間歇性地抖動。此外，確保你使用的上拉強度足夠大：47kΩ上拉（如FPGA中）不如10kΩ。