项目中碰到输出电压不单调怎么办，看看这里？

只看该作者 · 2024-11-1 19:30

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@21小跑堂
最新项目中的电源产品，在0.5A带载下电过程，输出电压有回勾平台的现象。这种启机非单调的情况回造成后级负载二次重启，而发生损坏后级负载的事情。下图黄色波形是输入12V电压，红色是输出5V电压。

这款产品的电源型号是MPQ4312，是参考原理图设计，由于原理图参数符合项目要求。就没有做调整的。

通过观察下电的输入输出波形，发现在输入电压接近输出电压的时候，才开始发生输出电压振荡。MPQ4312是一款同步降压芯片，占空比不能达到100%。由于BUCK芯片有最大占空比，比如95%。当输出电压接近输入电压，甚至高于输入电压的时候。芯片内部的上管MOS的开启时间就是最大占空比95%，在下管MOS的开启时间就只有5%，此时BOOST电容充电时间短，BOOST电压就低。在上MOS开启的时间内，D=95%，此时输出电压应该是接近输入电压，但是BOOST电容没有充满，就会造成上MOS的栅极驱动能力不够，就会被动关闭上MOS，此时输出电压就会下降。直到下MOS开启，才能重新给BOOST电容充电，但是充电时间只有D=5%，依然充不满，从而造成出输出电压振荡。
知道了原理分析，就可以对症下药的处理，一是下电过程输出电压一直高于输入电压一个gap，让占空比不要接近芯片的最大占空比。另一个是下电过程，及时输出电压低于输入电压，在这个时候，让芯片停止工作，也就不会发生输出电压的振荡。
首先按照第一种方法，使用1A的负载状态进行关机，这个时候输出电压没有振荡，是单调下降。但是这个方法治标不治本的，毕竟后级负载的功耗大小要根据具体的场景决定的。不可能大负载下电，输出就单调平滑。小负载下电，输出电压就是反复振荡，这对产品是不能接受的。

幸好还有第二种思路，那就是在下电的时候，在输入电压下降到某个时候，就关闭芯片的工作。随后输出电压就仅仅随着输出电容的指数放电趋势而放电。芯片的开启受到EN pin的控制，只需要将EN电压提高，那么就可以提前关闭电源芯片。EN电压的工作原理是这的，
EN电压阈值提高，比如EN电压是1V，输入12V，输出5V
  i）分压电阻设置为10K和10k, 那么在输入降低为5V的时候，EN电压依然有2.5V，
   电源芯片还是能工作，就会出现上文的现象；
  ii）分压电阻设置为10K和1K, 那么在输入降低为10V的时候，EN电压就会小于1V
   此时芯片就会停止工作，就不会出现输出电压振荡的问题
在输入电压从12V跌落到10V的过程，占空比和正常的时候差不多，BOOST电容依然可以在下MOS开启的时候，充满电，符合要求
随后通过调整EN的阈值电压，也可以实现输出电压单调平滑的关闭。
但是EN电压阈值提高，也会带来一个弊端，那就是上电的时候输出电压会延迟，毕竟输入端的电容容值较大，芯片的Vin-pin充电时间需要增加。所以需要在芯片的上电和下电中取一个平衡。