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【罗姆评估板】待机功耗极低的电池供电DC-DC实用性分析

  • 06-29 21:14
  • tanb006

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  • 小小电路板上周就收到了。

    先展示下收到的状态,好大一个盒子,里边一张薄薄的黑色塑料袋,包着一个火柴盒大小的电路板,

    该说它是过度包装呢?还是显示了认真负责的日本包装业的工匠精神?

    这个是正面,多层板,具体几层?估计是4层的。

    这个背面,下半截那么大面积空着,就为了给超薄电池做支撑物。有点浪费空间了。

    看看侧面,电池都隐形一样。能看见的就短路口比较高。

    收到后初步测量了电池电压,3.622V。看来没怎么用过。 本着认真玩的心态,先按引脚说明给电池充电,输入5V电压,开始充电,红灯亮。 这里为了方便测试,焊接了引出针。

    电流显示0.014A,用精度一个毫安的钳形表卡也是14毫安。

    对充电电流进行精确测量也没多大意义,于是慢慢等了俩小时,灯灭了。这时候电流在1毫安,之后又持续充了3小时,直到不再有显示的电流值。 充满电后测量电压为4.150V。板子处于待机状态,静置一周看看电压会是多少。 在一周以后的今天,开始测试各项功能。 首先测电池电压,4.142V,相比刚充满时候的4.150V少了一点,但也不是啥大问题。电池的特性使它不能一直维持最高电压。 再测试输出,把短路帽的EN口接H。万用表测量输出有1.8049V, 下图为示波器测量,示波器的电压显示只能参考,不能当真。 在输出端空载的时候发现有斜坡,虽然不明显,但我还是想搞明白为啥是斜坡。

    用交流耦合,信号幅度为大约13毫伏的微弱脉冲,频率也非常低,平均5秒观测到一次。 这个纹波就是空载时候,DC-DC电压输出的第一个BUG。如果稍微带点负载,用100K电阻接上,马上就平平的一条线了。

    此时顺便测量下PG引脚的波形:示波器测量是400毫伏左右,万用表测量是1.390V直流。

    这里是正弦波?

    交流耦合,放大再看看:交流幅度66毫伏,频率49.963赫兹,可以肯定这不是市电耦合进去的,神奇不?板子哪都没接。但是这个波形带载后会消失。PG脚是直流电平。

    为了测试DC-DC部分的输出效率,在输出端带载51欧电阻,电压稳定。

    放电测试需要时间,在等待的时候,测试了下输出电感前端的波形。

    电感频率显示为247KHz,上升和下降时间均在5纳秒以内。可见芯片内部的MOS速度非常的快速。 按这个反应速度,频率提高到1M都是可以的。 放大一个波来看看,上下都很规矩。尖峰很微弱,后面振荡频率为1.224M赫兹。

    带载后的电池电压一下就降到了4.00V。 PG电压1.390V稳定。空载时PG有50赫兹的正弦波,不知道这个正弦波信号是有意为之还是另一个BUG。 70分钟后,电压3.158V。 3.140V时保护,关闭输出,此时工作75分钟。 计算了下,释放出79.3毫安时电量。电池若为100毫安时,则转换后输出效率大约是79.3%。作为一个低压输出的DC-DC,这个粗测的效率已经足够好了。 接下来测试EN脚的开关速度,在不止一次的测试中发现了这个波形: 从EN为H后,输出1.8V,为了减少探头对电压的影响,这时候是空载,探头是10倍,忘记设置了,导致电压显示为10倍的输出电压,不用疑惑,我的错。 这时候发现大约有3秒的时间是处于异常状态的,3秒以后才输出正常的1.8V。 多次测试,抓到的这次波形是时间持续最长的。其他时候虽然短,但都有这个异常。这或许是发现的第三个BUG。

    波形放大来看看,发现啥奇怪的东西了没?频率为50赫兹,占空比接近50%,大家来说说这是啥状态?

    截止目前,奇奇怪怪的BUG已经出现了三个。

    接下来,不用示波器测试,因为探头会引入1M的电阻负载,使输出并不为空载。 为了测试“绝对空载”时的电压,我只用一只输入阻抗为20M的万用表。 接下来的测试会更神奇: 在输出悬空时,EN脚接H,此时会输出一个接近3.3V的电压,这个电压用示波器测不到,因为示波器探头的阻抗太小了。当用表笔测量的时候,这个电压会因表笔的20M内阻而逐步减小,从3.3V直至1.800V。

    事实证明:在纯空载的时候,输出电压可能会达到电池电压,这是否是第四个BUG?

    今天的测试到此为止,过几天空了再继续测试下那两个神奇的50赫兹是哪来的。

    总体上看,虽然发现很多奇怪的地方,但待机功耗无疑是真的高,放了一周,电压只是毫伏级别的降低,由于时间不允许我放几年,但这也足以说明待机能力的强悍。

    可惜我的所有示波器探头都只有10M的最高阻抗,没法测试到空载下通电后输出的直流电压。这是个遗憾,很大的遗憾。

    朋友们有什么想知道的,想问的,想让我测试的,尽量跟帖哦,我会抽时间满足大家的愿望,详细测试这块待机功耗非常小的DC-DC电源.

    同是电子工程师,请一定不要吝啬你的赞!

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  • 雅兄

    LV.1

    07-02 08:48

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    PG应该是开漏的,相当于悬空

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  • tanb006

    LV.1

    07-03 23:09

    @雅兄

    PG应该是开漏的,相当于悬空

    原理图上并没有给出芯片内部的结构,看不到PG脚在芯片内部是如何工作的。

    但从PG引脚的功能上可以看的出来,在启动之前,PG是低电平,低于0.3V的。

    当启动脚接H的时候,PG就由一个上拉电阻拉高至输出电压。

    所以,PG脚只能是在0---输出,二选一,而不可能是悬空的样子。

    除非我这块板子是坏的,也不排除PG脚的上拉电阻损坏。

    明天再去测试下。谢谢雅兄提醒!

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  • 英康科技

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    07-05 15:19

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  • tanb006

    LV.1

    07-23 16:51

    @雅兄

    PG应该是开漏的,相当于悬空

    最近又抽空测试了PG脚是否悬空的问题。

    事实证明即使在关闭状态下,PG都是被拉低,或者是随时保持对地的泄放,因为PG到地的电阻并不是固定值。

    后来在反复测试中,发现如果手触摸到使能脚,输出就会有一个50赫兹的稳定跳动状态。

    而这个PG也是根据输出的跳动,而显示出同频率的跳动,所以就有了我上面测试到的50赫兹正弦波。

    看来这个芯片还是有BUG的。PG并不能代表真的是输出OK,只能用来显示输出是否有电压,O不OK的,这个PG脚就是个废柴。

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  • tanb006

    LV.1

    07-30 01:35

    @

    突然发现厂家是有意设置为50赫兹的,

    这本来是使能端不稳定的时候,电源反复尝试启动的一个过程。

    但设计为50赫兹就可以让很多工程师以为是市电感应或串扰,不会去找芯片的BUG。

    完美的用一个谎言去掩盖了一个BUG。

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    08-13 16:06

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    没有下文了??

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  • 雅兄

    LV.1

    08-14 10:59

    @tanb006

    突然发现厂家是有意设置为50赫兹的,

    这本来是使能端不稳定的时候,电源反复尝试启动的一个过程。

    但设计为50赫兹就可以让很多工程师以为是市电感应或串扰,不会去找芯片的BUG。

    完美的用一个谎言去掩盖了一个BUG。

    不可能

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  • 雅兄

    LV.1

    08-14 10:59

    @tanb006

    突然发现厂家是有意设置为50赫兹的,

    这本来是使能端不稳定的时候,电源反复尝试启动的一个过程。

    但设计为50赫兹就可以让很多工程师以为是市电感应或串扰,不会去找芯片的BUG。

    完美的用一个谎言去掩盖了一个BUG。

    你放心吧,不可能

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  • tanb006

    LV.1

    08-17 23:41

    @雅兄

    你放心吧,不可能

    这只是我的一个猜测。至于是不是,各人都有见解。

    我更希望听到官方关于这个50HZ的设计是出于何种用意,为啥不是30-100赫兹的?

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