二极管反向漏电流导致产品异常关机，新手来看看

只看该作者 · 2024-11-12 21:20

本帖最后由 sinasun 于 2024-11-12 21:26 编辑

#申请原创# @21小跑堂

设计了一个具备下图开机电路的产品，完成样板制作后，通过按键开机来控制。工作半个小时左右后。没有做任何操作，突然异常关机。再次按键后，依然可以开机的。
电路的原理图如下，每次通过按键，功率MOS的M1短暂通电，然后通过DC-DC降压输出3.3V，MCU上电工作，检测3点电压为低电平，然后MCU对2点输出高电平。从而完成开机过程。这个电路也是很通用的按键开机电路，想不到为什么会异常关机。

按键按下后，3点实测的电压为0.2V（肖特基二极管D2压降），随后按键松开后，3点电压抬高到3.3V。然后等待下次按键，3点电压变化为低电平，判断有新的按键指令，再执行其他动作。
如果没有按键操作，3点电压应该一直是高电平的。

但产品放在一边，没有任何按键的操作，通电半个小时左右，3点的电压从3.3V下降到1.8V。

依然静置的放置在一边，再一端时间后，产品就突然自动熄灭屏幕关机了。
按照正常的逻辑，没有进行关机按键操作，产品是不可能关机的。随后找软件讨论，软件读取了MCU存储的log。Log信息显示，3点检测到低电平0V，长达2s左右。程序判断按键进行了关键操作，随后进入关机状态。
可是产品确实没人操作，尽管示波器显示此时3点的电压是0V。
随后再次开机验证，发现在开机半个小时的时间内，3点的电压在缓慢下降，直到下降到0.5V左右，随后进入程序的低电平检测，判断为关机。
这个就很奇怪，3点的电压不断变化，那就是3点的等效下拉电阻在不断减小。正常情况下，按键松开后，等效下拉电阻是无穷大，所以3点电压可以持续保持3.3V的高电平。
再次查看原理图，3点下等效电阻有两个路径，尽管红色路径是开关断开，阻抗是高阻。但黄色路径是二极管，理想二极管是单向导通性。可实际二极管是有漏电流的，还尤其是肖特基二极管。

并且这是一块功率电源板，工作半个小时后，PCB的温度达到了80度左右。查一下肖特基二极管的规格书，反向漏电流真不小。

尽管反向偏压才3.3V。但是架不住温度的。
尤其是仿真的时候，没有加温度参数。
随后在仿真模型中添如温度参数：
在温度25度的时候，3点电压已经是3.14V。
在温度80度的时候，3点电压已经是0。
这个仿真结果和实测结果也是吻合的。

随后将肖特基二极管更换为普通的1N4148，尽管压降VF大一点，但不影响按键开关检测，其漏电流更小的。
仿真得到的结果和理论分析是一样的，3点的电压在高温情况下，也是持续保持3.3V的高电平，不会影响按键检测。

随后将电路板的肖特基二极管更换为普通的1N4148后，得到后仿真一样的结果。电路板持续工作两三个小时，也没有出现自动关机的现象。
规格书是需要仔细看的，尽管现在做电路有各种有效的仿真工具，但也要根据实际使用工况添加参数。同样的电路放在不同的工况场景中，就不一定会正常工作。
尽管二极管的反向漏电流是一个很常规的参数，但是没有留意，照样会让产品**。

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