干货整理 | 如何解决电源常见应用问题--DC/DC微功率输出篇

开关电源以高集成度、高可靠性、简化设计等多重优势，受到许多产品设计者的青睐，但其容易上手，操作简单的优点也会在使用中出现一些问题，例如：输出电压偏低/飘高、模块损坏、EMC无法满足等，针对这些可能发生的电源应用问题，该如何排查并解决相应故障。本文将主要针对DC/DC电源应用入手分析几种常见的电源输出故障。

输出电压偏低/飘高

在日常使用中，由于外围器件选用不合适、元件损坏、误操作等，都有可能导致模块在通电后出现输出电压偏低/飘高的问题，会让后级电路无法正常工作。那么通常是由哪些原因造成的呢？

●      可能原因：输入电压偏低/偏高。可实际测量输入端端子电压，并将输入电压调准确。

●偏低：输出外接滤波电容过大。排查方案：用电桥实测输出容性大小。输出外接电容应小于技术手册规定的最大值。

●偏低：输入端防反接保护二极管压降过大。排查方案：确认二极管阳极输入端电压。可采用压降较小的二极管。

●偏低：输出电路存在过流现象。排查方案：在模块输出端串联一个电流表，检测输出电流大小；或者检测模块输入端电流大小，根据效率进行换算得出输出电流大小。可改用我司输出功率更大的产品。

●飘高：输出端负载过轻，轻于10%额定负载。排查方案：检测输出电流大小，确认实际带载情况，需确保模块工作时输出端至少有10%额定负载，若实际电路存在小于10%额定负载情况，可在输出端并联一个额定功率10%左右的假负载。

电源模块采用标准的开尔文测试法，如图1所示，测试条件：室温Ta=25℃，湿度＜75%。

图1 开尔文测试法

模块输出不稳压

电源模块包括输出稳压与非稳压2种类型。但在产品应用中，使用了输出稳压型的电源却还是出现输出不稳压的情况，主要原因有以下几种

●在测试过程中，误操作将输入/输出端反接，导致输出端电压跟随输入端电压变化而变化。建议按照技术手册引脚定义进行接线测试。

●模块后端存在反灌电压，导致模块内部稳压器击穿短路。排查方案：更换模块，重新测试并对输出电压进行检测。建议在模块后端外接二极管或者TVS管，对反灌电压进行抑制。

●可能原因：输入端过压。排查方案：检测输入电压，判断是否有电压尖峰或超出最大输入电压要求。建议按技术规格书要求电压范围供电。

输出噪声大/纹波一片模糊

纹波和噪声是衡量电源模块优劣的一大关键指标，在应用电路中，模块周边元器件的设计布局等也会影响输出噪声，哪些因素对输出纹波和噪声有较大影响呢？

●电源模块与主电路噪声敏感元件（如A/D、D/A、或MCU等）距离过近。排查方案：用近场探头检测噪声源。建议将电源模块远离主电路噪声敏感元件或进行隔离。

●多路系统中各单路输出的电源模块之前产生差频干扰。排查方案：使用铜箔包裹一路后接地，检测另一路输出端纹波噪声是否有明显变化。建议使用多路输出的电源模块替代多个单路输出模块。

●主电路噪声敏感元件的电源输入端未接去耦电容。排查方案：测量模块输出端电容容值。建议在主电路噪声敏感元件的电源输入端接0.1uF去耦电容。

纹波和噪声是叠加在直流输出上的周期性和随机性交流成分，它也影响着输出精度，一般对纹波和噪声采用峰-峰值计量（mVp-p）

第一步，先将示波器带宽设置为20MHz，可以有效防止高频噪声；

第二步，采用平行线测试法、双绞线法或靠测法。

图2 平行线测试法

注意：(1)C1：高频陶瓷电容C1容值为1uF，C2根据技术手册推荐的电容值选择相应电容；

          (2)两平行线铜箔带之间的距离为2.5mm，两平行铜箔带的电压降之和应小于输

出电压值的2%。

图3 纹波噪声测试波形

电源模块故障问题种类繁多，本文针对以上几种常见的DC/DC输出故障问题，简单阐述，更多疑问欢迎直接咨询~