過沖是指一個(gè)超過設(shè)定電壓的峰值電壓, 一般以尖峰脈沖形式呈現(xiàn)。在使用電源產(chǎn)品過程中,輸入端開關(guān)接觸不良和輸 入端熱插拔上電都可能會(huì)產(chǎn)生輸出過沖,若是輸出過沖超過后端設(shè)備的極限耐壓, 有可能會(huì)造成后端設(shè)備損壞。
一.輸出過沖產(chǎn)生原因
過沖的產(chǎn)生和上電方式有著很大的關(guān)系。輸入端電壓平滑上升時(shí),輸出端不會(huì)存在過沖;熱插拔上電或者輸入端接觸不 良時(shí), 會(huì)造成輸入端電壓從零突然階躍上升或者輸入端電壓有較大跌落時(shí)再階躍上升, 這兩種情況下, 若輸入端電壓變化速 率超出系統(tǒng)環(huán)路響應(yīng)速度, 會(huì)導(dǎo)致輸出端電壓短暫出現(xiàn)高于設(shè)定值現(xiàn)象,即輸出過沖。
二.輸出過沖改善措施
1.添加 CFF 電容
圖1 添加 CFF 電容可以有效抑制由因輸入端電壓階躍上升導(dǎo)致的輸出過沖現(xiàn)象。 參考圖 1 電路, 按照輸入 12V,設(shè)定輸出 5V,輸出端接 51R 水泥電阻;對比測試沒有 33nF 電容時(shí)輸入輸出電壓波形,與添加 33nF 電容后輸入輸出電壓波形。(CFF 電容位置見圖 1 藍(lán)色虛線框中)。
對比圖 1、圖 2 波形可知, 上分壓電阻并聯(lián) 33nF 陶瓷電容后可以有效抑制輸出過沖。
2.添加欠壓關(guān)機(jī)電路
按圖 1 電路(CFF 電容已加), 輸入 12V,設(shè)定輸出 5V,輸出端接 51R 水泥電阻。測試輸入端電壓快速跌落并階躍 上升時(shí), 輸入輸出電壓波形。
由圖 4 波形可知,輸入端電壓快速跌落并階躍上升時(shí), 添加 CFF 電容可能無法徹底消除輸出過沖。我們可以通過添加 欠壓關(guān)機(jī)電路來解決, 原理為:通過穩(wěn)壓管設(shè)定芯片的最小工作電壓, 當(dāng)輸入電壓跌落, 小于穩(wěn)壓管 VZ 值后,芯片不工作, 輸入端電壓上升到高于穩(wěn)壓管 VZ 值后, 芯片重新工作;這樣可以讓芯片在輸入端電壓出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)停止工作, 避免輸出 電壓不穩(wěn)定。欠壓關(guān)機(jī)電路見圖 5、圖 6 藍(lán)色虛線框中。其中 DZ1 取值范圍:1.2*VOUT<VZ<VIN。
使用上述欠壓關(guān)機(jī)電路,測試輸入端電壓快速跌落并階躍上升時(shí),輸入輸出電壓波形。
由圖 7、圖 8 波形可知,使用欠壓關(guān)機(jī)電路后可以有效抑制輸出過沖。
3.添加延遲啟動(dòng)電路
解決輸入端電壓跌落并階躍上升導(dǎo)致輸出過沖, 還有更簡單的方案, 我們可以通過添加延遲啟動(dòng)電路。原理是:輸入端 只要存在電壓上升情況,上升瞬間輸入端電壓給 C3 充電,電流流過 R3 產(chǎn)生 2V 以上電壓, EN 腳檢測到此高電平后芯片 關(guān)機(jī);待輸入端電壓穩(wěn)定后, C3 電容停止充電,芯片便會(huì)重新工作;這樣可以讓芯片在輸入端電壓出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)停止工 作,避免輸出電壓不穩(wěn)定。延遲啟動(dòng)電路見圖 9 藍(lán)色虛線框中。其中穩(wěn)壓管 DZ1 取 10V。
使用圖 9 電路, 測試輸入端電壓快速跌落并階躍上升時(shí),輸入輸出電壓波形。
由圖 10 波形可知,使用延遲啟動(dòng)電路后可以有效抑制輸出過沖。
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原文標(biāo)題:Buck輸出過沖原因及改善措施
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