挖一个小小电容引发的大大BUG

1. 背景简介

2023年5月某个晚上,我在某平台上看到某同行在2023年4月某时间提出的问题“电容器在电子技术中有哪些应用?”,没有其他的任何电路附图和文字描述,多半是硬件技术新手提出的问题。

至今,除我之外,没有人回答过这个问题。确实,这个问题定语太少,就导致难以回答。所以,大家提技术性的问题,应该像某新能源汽车品牌学习,只要定语够多,销量总能靠前。我们提问或者像别人咨询问题,尽量提供更多的定语或者应用场景,才好交流。

今天,我们不谈电容的滤波、去耦、耦合等功能,我们就基于BUCK电路软启动功能这个角度,在小小的电容里面挖呀挖呀挖,挖个大大的作用...

2. 正文内容

2.1 众所周知(不知也没关系,这里有简单说明),多数开关电源芯片会有“软启动功能”,对应一个引脚上挂一个小容量的电容,比如0.1uF、0.47uF或者1uF等。如下图1所示,这个软启动功能就是为了降低电源刚上电启动时输出端的浪涌电流,防止电源电路因为过流而启动失败。

图1 启动电压与浪涌电流

2.2 如下图2所示,是我之前工作中遇到的一个小车上使用的BUCK电源芯片,设计人员直接参考了芯片规格书的示例,软启动电容C3使用了0.1uF电容,输出端是3.3V,但是输出端3.3V上挂了比2*22uF大很多的电容,保守估计有10*22uF以上吧。当时这个小车是别人已经设计出来有出货了的,但是有个问题:

就是在启动的时候通常要等好几秒,车子启动正常的指示灯才点亮;或者按下启动电源键后,迅速关断,再重新按下,通常车子启动正常的指示灯就可以直接点亮,不需要等好几秒。

当时这个项目组的人都不解,我是别的项目组的;当然这是个相对较小的公司的项目,当时大家水平都不高,也包括我...那时,我已经开始学习研究开关电源了...

图2 BUCK电源芯片中的软启动功能引脚SS

2.3 小车项目组的人想让我看下这个问题。好,咱们上示波器,不知是运气还是直觉,咱们先看下电路板的主电源呗;如下图3所示,好家伙,按下小车的电源键后,电路板上的主电源要经过3.5秒才上升到3.3V水平,之前这段时间都在振荡;多次测量发现,这个振荡时间还是不固定的,需要振荡个好几秒,甚至更长时间。很好,发现异常点了。

图3 电源芯片默认配置Css=0.1uF输出3.3V电源时的波形

2.4 我当时已经提前学习研究了这个小车项目上使用的BUCK电源芯片(图2),知道有个软启动功能引脚,同时确认了小车项目上使用的是规格书推荐的C3=0.1uF;那咱就直接将软启动电容扩大10倍,C3=1uF,重新测量主电源3.3V,如下图4所示,输出端3.3V单调上升,不再振荡了。

小车每次按下电源键,不需要再等待一个不固定的时间了,多次测试,问题解了...

图4 电源芯片更新配置Css=1uF输出3.3V电源时的波形

至此,大家应该能够感受到了吧,小小的电容竟影响了整个小车;在开关电源中,还有很多其他地方,电阻、电容元件都发挥了关键作用,阻值或容值不对,都能对电源产生很大的影响...

3. 小结

我想说的是,当我们搞不清楚某些技术原理或者问题的root cause的时候,或者“不知其然,不知其所以然”的时候,或者“知其然,不知其所以然”的时候,奇奇怪怪的问题可能就是经验,是迷信,是玄学。当我们搞清楚了,“知其然,又知其所以然”,它们就是理论,是科学。

所以,诸君,我们要持续学习;“勤学不辍,日拱一卒”这八个字就是我现在对于学习的态度...而本文,是理论先行的案例,掌握了更多的理论知识,解决起问题来,才能“四两拨千斤”...

声明:本内容为作者独立观点,不代表电子星球立场。未经允许不得转载。授权事宜与稿件投诉,请联系:editor@netbroad.com
觉得内容不错的朋友,别忘了一键三连哦!
赞 5
收藏 5
关注 144
成为作者 赚取收益
全部留言
0/200
成为第一个和作者交流的人吧