对于硬件工程师,我们不仅需要实现产品的功能,也需要保障产品的稳定性。而产品的稳定性的保障离不开硬件各个信号的测试,而上电测试就是其中之一。
问题案例:
机顶盒产品,使用ac220-dc12v适配器给产品供电,产品上面有dc12v转1.2v的dcdc芯片
下图就是在上电瞬间测试到的波形,测试的为12v转1.2v的dc-dc电路。
可以看出拔插适配器时,输入输出都有较大的毛刺,而且dc-dc是输出1.2v的,但是毛刺居然达到了3.5v左右,完全忍不了啊。另外也奇怪的是,原本用1.2v的器件,在多次测试的时候,即使电压飙到3.5v,超过了芯片最大耐压的上限,也并没有发现损坏的情况。
测试现象:
1、这个毛刺也不是必现的,有时有,有时没有
2、毛刺的幅度也是高低不同的,有时高,有时低
3、直接插拔220v那头,毛刺概率出现的概率更高,电压越大(与拔插适配器的12v的dc头子相比)
问题分析过程:
1、dc-dc芯片可能有问题,上电时,电压直接从输入窜到了输出。
芯片使用的是mps品牌的,内部有软启动,没启动之前,芯片开关mos管也是关闭的,所以即使输入有毛刺,也不应该窜到输出。在输入达到5v左右的时候,输出才会开始。而实际情况是在输入毛刺都没有5v高的时候,输出已经有了。
换不同的板子测试,结果也一样,不是单个芯片的问题,芯片的来源也是专门的代理商,质量是有保证的。-------问题到这里是没法解释通的。
2、测试方法有问题
将示波器探头的接地端和信号端都接到板上dc-dc输出端的gnd上,拔插电源,发现居然也有毛刺产生。
理论上示波器探头的信号端和接地端接到一起,是不应该有的呀,由此可以判断,应该是上电瞬间示波器和接地线受到了冲击噪声的影响。
3、换隔离示波器测试
使用装电池的手持示波器重新测试,发现输入和输出在上电时都没有测到尖峰,由此可以确定,实际上电时并没有尖峰的,前面之所以测到了尖峰乃是示波器受到了干扰所致。
新的问题:为什么常规示波器测试有噪声,而手持示波器没有出现呢?
示波器测试模型:
如上图,示波器和电源适配器通过变压器都接到了220v市电,在测量时,示波器已经上电,探头的gnd和被测pcb板已经共地。
这时突然插入电源适配器,会在共地线上形成瞬间电流,而因为示波器与被测pcb板上连线引入的寄生电感的存在,会在gnd上产生压差,因此示波器会检测到一个尖峰。所以即使示波器的输入端与gnd直接短接,也会测到尖峰。
那为什么手持示波器没有这个尖峰呢?笔者认为手持示波器因为用电池供电,没有接到220v市电上面,完全是处于浮地的状态,所有即使在插电的瞬间,示波器的接gnd探头上面是基本没有电流流过的,因此也不会产生压差,也就没有尖峰。
另外一个问题:示波器的电源,电源适配器都是有变压器隔离的,不应该有电流才对?
个人认为:上电瞬间是一个突发的情况,对于整个系统来说,是一个交流的信号,变压器起不到完全隔离的作用。变压器隔离,与手持装电池的完全浮地的系统,还是不一样的。
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