簡介

我們生活中的各種電器，其電源可能每天都要經(jīng)歷“下電”的過程，比如關(guān)燈、電腦關(guān)機(jī)、關(guān)電視、關(guān)空調(diào)等。電源需要穩(wěn)定的關(guān)機(jī)過程，即電源平穩(wěn)地將輸入電壓（VIN）降至0V，這樣可以避免意外的過沖。而要判斷電源“下電”是否穩(wěn)定，可以細(xì)分成 3 點(diǎn)：單調(diào)下降無回勾、無負(fù)過沖、無反彈，就像這樣。

這 3 點(diǎn)也對應(yīng)著 3 種典型波形，分別命名為 R、G、B, 它們組成了各種各樣的奇怪波形。

R 類波形

圖 1: R 類波形

這類波形可以再分成 I 型和 II 型：

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R 類 I 型

是由于 DC-DC 重啟造成的，由于輸出電壓下跌，當(dāng)降到負(fù)載的帶載電壓時，其電流會突然減小，這時 DC-DC 的輸入端線路感抗上的多余能量無處釋放，最終會將輸入電壓抬起，超過 DC-DC 芯片工作點(diǎn)之后， DC-DC 重新工作，導(dǎo)致下電波形出現(xiàn)回勾，不單調(diào)。只要檢測 SW 端有沒有 Switch，就能判斷是否屬于此類。

圖 2: R 類 I 型線路寄生感抗

此類波形相對比較好處理，通常 DC-DC 芯片的規(guī)格書都會對啟動和回差電壓做規(guī)定。比如 MPS 公司的 MPPM 3683-7：

圖 3: MPPM 3683-7 規(guī)格

所以我們可以通過以下兩種方法，讓 DC-DC 穩(wěn)穩(wěn)地剎住車：

減小輸入電壓反彈，比如優(yōu)化輸入濾波，減小輸入感抗，選擇更大容值，更小 ESR/L 的輸入電容，并讓輸入電容盡量靠近電源芯片端。

通過合理設(shè)置 EN 上下分壓電阻使得輸入下跌至 UVLO 前，關(guān)閉 EN，徹底打消 DC/DC 開關(guān) Switching 重啟的念頭。

R 類 II 型

是由于負(fù)載突然減小，DC-DC 內(nèi)部輸出電感或者輸出線路電感存儲的多余能量無處釋放，最終會將輸出電壓短時抬高。

圖 4: R 類 II 型線路

此類沒有更好的解法，只能是靠優(yōu)化線路，降低線路上的感抗，增大負(fù)載端電容來壓低反彈。

G 類波形

圖 5: G 類波形

它也可以再分為 I 型和 II 型：

G 類 I 型

I 型是由于 Buck 電路下管在下電的時候沒有關(guān)斷，電感電流持續(xù)反向造成的，此種情況在空載或輕載時較為常見；為了避免此類問題，通常芯片會在關(guān)機(jī)時增加過零點(diǎn)檢測，判斷下管電流反向過0時主動關(guān)斷下管，通常稱為 ZCD 點(diǎn), 此舉能有效阻止關(guān)機(jī)時產(chǎn)生負(fù)向過沖。

圖 6: 防止 G 類 I 型的負(fù)過沖

G 類 II 型

是由于輸出線路寄生感抗造成的，此種情況在重載或者輸出短路故障時更易出現(xiàn)。此時我們就需要盡量減小輸出線路感抗，增加負(fù)載端電容，并使其更靠近負(fù)載來減輕癥狀。

圖 7: 降低 G 類 II 型線路寄生感抗

B 類波形

圖 8: 重載下的 B 類波形

此類波形經(jīng)常出現(xiàn)在重載關(guān)機(jī)時，所以往往會被誤認(rèn)為跟 R 類波形類似，都是線路感抗造成的。但是，這個反彈出現(xiàn)的時間非常晚，線路感抗的影響通常都是 us 級的，而對比此類輸入電壓波形，你會發(fā)現(xiàn)第一次關(guān)機(jī)后，其反彈的速率非常慢，達(dá)到 ms 級，甚至幾十 ms！

此類波形的出現(xiàn)機(jī)理跟 R 類、G 類是完全不一樣的，其來源于電介質(zhì)的吸收效應(yīng)。如果輸入電容的放電電流開始很大，突然切到基本為 0，電容器中的電介質(zhì)會將之前吸收的部分電荷再緩慢釋放，當(dāng)其再次達(dá)到電源芯片的開機(jī)電壓點(diǎn)時，就會造成輸出電壓反彈。

這種情況也可以通過 EN 下電，來提高輸入電壓的欠壓保護(hù)點(diǎn)和保護(hù)回滯，如 R 類 I 型波形的處理方法，使其反彈電壓不至于高過開機(jī)點(diǎn)而造成重啟。或者直接加一些靜態(tài)負(fù)載來消耗這部分電荷，都是能夠解決問題的。

結(jié)語

本文分析了電源下點(diǎn)過程中的三種不同類型的下電波形，以及如何優(yōu)化這三種波形從而提高穩(wěn)定性和防止負(fù)過沖。

責(zé)任編輯：彭菁