為什么我會(huì)給出

你出現(xiàn)臺(tái)階的時(shí)候，是不是兩次上電間隔時(shí)間久？這一次沒(méi)有臺(tái)階，是不是掉電了立馬又上電測(cè)到的？

這樣的疑問(wèn)？

下面我們來(lái)詳細(xì)分析一下。

2.理論上電波形分析

根據(jù)上面的信息，可以畫(huà)出上電測(cè)試時(shí)的模型如下圖所示：

5V和3.3V之間使用的是LDO。根據(jù)原理圖可以看出，這個(gè)LDO沒(méi)有使能管腳，也就是只要5V電壓上電，3.3V會(huì)跟隨著5V電壓上升，從波形上看，幾乎是在同一時(shí)刻，兩個(gè)電壓同時(shí)增加。

假設(shè)這里的5V電壓一直有電，且電壓足夠的穩(wěn)定，那么3.3V在上電的時(shí)候，也會(huì)非常的平穩(wěn)，不會(huì)出現(xiàn)臺(tái)階。大概如下所示：

3.3V上電的波形之所以會(huì)非常的迅速，主要是因?yàn)檫@里是LDO供電，LDO內(nèi)部是靠MOS管或者晶體管來(lái)形成壓降，后級(jí)輸出電壓的波形，幾乎是在前級(jí)電壓的基礎(chǔ)上，減去壓降就是后級(jí)的輸出。因此，如果5V電源非常的穩(wěn)定，那么只要上電，3.3V的電壓就會(huì)迅速上電，直到站穩(wěn)3.3V。

結(jié)合這個(gè)電路，由于12V轉(zhuǎn)5V，5V轉(zhuǎn)3.3V是串聯(lián)的關(guān)系。因此，在上電測(cè)試時(shí)，5V電壓并不是提前就穩(wěn)定可靠。那么整個(gè)系統(tǒng)上電后，5V電壓自身也是一個(gè)緩慢變化的過(guò)程，因此，在不考慮臺(tái)階的情況下，完美的上電波形應(yīng)該如下：

5V和3.3V之間基本保持一樣的形態(tài)，一直往上升。

那為什么實(shí)際出現(xiàn)問(wèn)題的波形和理論波形存在這么大的區(qū)別呢？

3.詳細(xì)分析上電波形的5個(gè)臺(tái)階

此時(shí)分析這個(gè)電路，就要結(jié)合實(shí)際的電路來(lái)分析。要將LDO前級(jí)和后級(jí)的電容和負(fù)載也考慮再內(nèi)。

第一段上升

上電啟動(dòng)后，5V電壓上升，3.3V電壓上升，此時(shí)I1和I3都在增加，因此可以得到上電波形的第一段，邏輯符合。此時(shí)I1的能力，除了能給電容充電，還能給后級(jí)的3.3V供電。

第二段臺(tái)階

根據(jù)串聯(lián)關(guān)系，3.3V跟隨5V電壓迅速上升，當(dāng)上升到2V的時(shí)候，此時(shí)后級(jí)電路帶的負(fù)載開(kāi)始消耗3.3V的能量，因此I4此時(shí)會(huì)增加，導(dǎo)致I2會(huì)增加。

由于I1和I2同時(shí)來(lái)源于前級(jí)的Buck電路，此時(shí)I2變大，I0的能量只能供給I3和I4，而且還需要一點(diǎn)電容的能量來(lái)補(bǔ)充，因次沒(méi)有足夠的能量給5V電容充電，且還存在一點(diǎn)點(diǎn)消耗，因此就會(huì)形成略為下降的臺(tái)階。

同理，對(duì)于3.3V的后級(jí)輸出，因?yàn)闆](méi)有足夠的能量給電容充電，那么3.3V的電壓不會(huì)一直上升。注意，此時(shí)的時(shí)間一直在往前走，只不過(guò)沒(méi)有電流流向電容，但整個(gè)電路還是在吸收前級(jí)的能量，處于緩慢建立的過(guò)程。

第三段上升

經(jīng)過(guò)了短暫的平臺(tái)，前級(jí)Buck的能量及時(shí)對(duì)5V電源進(jìn)行了補(bǔ)充，因此在第三段，主要是I0起到了作用，迅速對(duì)后級(jí)的電路進(jìn)行能量的補(bǔ)充，此時(shí)5V電源的電容和3.3V電源的電容都得到了額外的能量，因此電壓會(huì)繼續(xù)緩慢上升。

第四段臺(tái)階

隨著后級(jí)3.3V電壓的進(jìn)一步上升，后級(jí)開(kāi)始工作的負(fù)載越來(lái)越多，I4需要的能量也會(huì)越來(lái)越大。因此，又會(huì)導(dǎo)致前級(jí)的I0無(wú)法供應(yīng)5V的電容，導(dǎo)致此時(shí)平臺(tái)的再次出現(xiàn)，串聯(lián)關(guān)系存在，那么3.3V也會(huì)出現(xiàn)平臺(tái)。

第五段上升

經(jīng)過(guò)了大約15ms，由于前級(jí)Buck的能量一直在往后級(jí)輸送，而此時(shí)由于后級(jí)的負(fù)載變化很小，Buck的能量除了可以滿足后級(jí)的負(fù)載之外，還能對(duì)5V電容進(jìn)行充電，因此前級(jí)電壓繼續(xù)上升。但是3.3V早已經(jīng)經(jīng)歷了前面電壓的上升，達(dá)到了平衡狀態(tài)，因此不會(huì)再繼續(xù)有臺(tái)階，也不會(huì)再上升，穩(wěn)定在3.3V。

4.上電測(cè)試需注意的3點(diǎn)

上面即是對(duì)上述電源電壓上升存在臺(tái)階的波形分析。針對(duì)上述問(wèn)題，其實(shí)在分析這類(lèi)上電啟動(dòng)案例的時(shí)候，有幾點(diǎn)需要注意。

注意點(diǎn)1：理論拓?fù)浜蛯?shí)際電路的模型差異

理論電源拓?fù)涫沁@樣

但實(shí)際電路中，要考慮在上電啟動(dòng)時(shí)對(duì)電容的充電時(shí)間。

注意點(diǎn)2：不同的上電方式

正常做上電測(cè)試時(shí)，使用直流穩(wěn)壓電源都存在兩個(gè)按鍵，一個(gè)是設(shè)備上電開(kāi)關(guān)，一個(gè)是輸出電壓使能。在上電測(cè)試時(shí)，一般會(huì)先打開(kāi)電源設(shè)備開(kāi)關(guān)，接好后級(jí)的電路，然后按輸出電壓使能開(kāi)關(guān)，觀察上電波形。

不知道大家是不是這樣做上電測(cè)試？這樣的方法，有什么問(wèn)題存在嗎？

我相信還有的人在做上電測(cè)試時(shí)，可能是下面這樣做：

先把直流電源插在排插上，打開(kāi)直流電源設(shè)備開(kāi)關(guān)，再打開(kāi)直流穩(wěn)壓電壓的使能開(kāi)關(guān)，接好后級(jí)的負(fù)載。一切準(zhǔn)備就緒后，按排插上面的開(kāi)關(guān)，進(jìn)行上電啟動(dòng)測(cè)試。

問(wèn)題來(lái)了，上面這兩種測(cè)試方法都正確嗎？或者你平時(shí)用的是哪一種？

回想一下，再往下看

在做上電測(cè)試，大部分應(yīng)該都是這樣測(cè)試，而且也確實(shí)能夠完成上電測(cè)試驗(yàn)證，但這樣測(cè)試還是存在弊端。比如今天在群里遇到上電臺(tái)階的波形，就能很好證明這種測(cè)試存在的弊端。為什么這樣說(shuō)？

我們?cè)僮屑?xì)看看上面的幾種測(cè)試方案，其實(shí)忽略了電路在上電啟動(dòng)瞬間的微觀變化。正確的上電啟動(dòng)模型，應(yīng)該是下面這樣：

拆開(kāi)看過(guò)直流穩(wěn)壓電源就知道，在直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)部，也是開(kāi)關(guān)電源，而且在輸出端會(huì)并聯(lián)幾個(gè)非常大的電解電容，量級(jí)一般都在1000uF，2200uF級(jí)別。此時(shí)如果我們使用上面兩種方法做上電測(cè)試，開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的大電解電容也是需要較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)保證輸出電壓的穩(wěn)定。

因此在按下輸出電壓使能的一瞬間，直流穩(wěn)壓電源既要給內(nèi)部的大電解電容供電，還要給后級(jí)的負(fù)載供電，所有的電路都在這個(gè)過(guò)程建立電壓，所以就存在電流分配不均，導(dǎo)致出現(xiàn)跌落，臺(tái)階等原因。各級(jí)之間也是存在較大的耦合。

推薦下面的方式做上電測(cè)試。在直流穩(wěn)壓電源和被測(cè)電路中間，串上一個(gè)開(kāi)關(guān)。先將穩(wěn)壓電源上電，使用萬(wàn)用表測(cè)試穩(wěn)壓電源存在穩(wěn)定的12V電壓，然后再閉合開(kāi)關(guān)。這樣就能保證在上電的過(guò)程中，前級(jí)的12V電壓一直是處于非常穩(wěn)定的狀態(tài)。避免了上電過(guò)程中，直流穩(wěn)壓電源自身也處于電壓建立的過(guò)程。

注意點(diǎn)3：使用EN管腳來(lái)調(diào)控上電時(shí)序

如果沒(méi)有EN管腳，則前級(jí)上電后，后級(jí)會(huì)同時(shí)上電，大概率會(huì)存在前后級(jí)負(fù)載同時(shí)需要能量而拉低前級(jí)的電壓，因此在很多上電測(cè)試過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)電壓跌落的波形。

如下圖所示，當(dāng)VDD的電壓上升的時(shí)候，導(dǎo)致前級(jí)出現(xiàn)小幅的跌落。

根據(jù)以上的分析，再結(jié)合我在群里問(wèn)了一句:

出現(xiàn)臺(tái)階的時(shí)候，是不是兩次上電間隔時(shí)間久？這一次沒(méi)有臺(tái)階，是不是掉電了立馬又上電測(cè)到的？

間隔較短的時(shí)間上電，在上一次做完上電測(cè)試后斷電，電路中電容儲(chǔ)存的能量開(kāi)始放電，如果此時(shí)立馬開(kāi)始第二次上電，由于電容電量還沒(méi)放完存在一些能量，上電后，前級(jí)就開(kāi)始提供能量，此時(shí)后級(jí)的負(fù)載相對(duì)來(lái)說(shuō)不會(huì)對(duì)前級(jí)造成較大的波動(dòng)，因此就沒(méi)有臺(tái)階出現(xiàn)。測(cè)試到的波形也剛好吻合。

而間隔較長(zhǎng)的時(shí)間上電，電容的電都放完了，此時(shí)再上電，就會(huì)存在電容能量從0開(kāi)始積累，且前級(jí)能量也不夠充足，且同時(shí)后級(jí)的負(fù)載還在消耗能量。三種因素耦合在一起，就會(huì)出現(xiàn)異常臺(tái)階的問(wèn)題。

為了證明這一點(diǎn)，我在群里又問(wèn)了一個(gè)問(wèn)題：

你間隔的時(shí)間不一樣，這里的臺(tái)階數(shù)還不一樣

正是因?yàn)閮纱紊想姷臅r(shí)間間隔不同，電容放電時(shí)間不一樣，殘存的能量不一樣，所以在下次再上電時(shí)，就存在偶然性?？赡茈娙荼Ａ舻哪芰縿偤脡颍蜎](méi)有臺(tái)階，可能保存的能量不夠，臺(tái)階的數(shù)量就不確定到底有多少個(gè)。于是就出現(xiàn)了類(lèi)似的現(xiàn)象。

5.總結(jié)

總結(jié)一下：在做上電測(cè)試時(shí)，我們需要盡可能保證前級(jí)提供的電源的穩(wěn)定，這樣可以消除各級(jí)之間的耦合因素。同時(shí)，如果在上電啟動(dòng)瞬間，由于大電容比較多，就會(huì)需要更多的能量來(lái)對(duì)電容充電，前級(jí)能量是否足夠穩(wěn)定，決定了充電建立過(guò)程的時(shí)間長(zhǎng)短和穩(wěn)定性。為了避免上電出現(xiàn)跌落、臺(tái)階等問(wèn)題的出現(xiàn)，可以有效使用EN管腳來(lái)錯(cuò)峰上電，從而提高系統(tǒng)在上電瞬間后級(jí)電壓的穩(wěn)定性，降低了各級(jí)的耦合。