这篇文章讨论了电子系统常见的问题，尤其是那些并不总是如预期运行的电源电路：开关模式、低压、DC-DC、单相、非隔离的基础降压转换器电路。

　　转换器故障排除的一般规则

　　在故障排除时，考虑变量并减少可能的故障原因是至关重要的。

　　以下是一些指导原则：

　　必须可靠地使系统出现故障以进行故障排除。自己消失的问题往往会自己回归。

　　一次只更改一个因素，并记录其效果。

　　如果电路停止工作，问自己：“发生了什么变化?”是否有事件与故障同时发生?

　　检查故障是否随着转换器板、芯片或负载的移动而变化。

　　牢记这些指导原则，以下是设计DC-DC降压转换器时可能遇到的九个常见问题及其可能原因。

　　问题1：过大的纹波

　　如果你看到过大的纹波，可能是电感值过低——较高的电感值可以降低纹波，但会导致响应变慢。

　　此外，要注意电感的纹波电流过大会导致峰值电流增高，并增加电感饱和的可能性，尤其是在高温下，以及对你的场效应晶体管(FET)造成更大压力。

　　其他原因可能包括输出电容Cout值过低(不能储存足够的能量以维持输出)或Cout的等效串联电阻(ESR)过高(导致Cout中的电压下降)。

　　最后，较低的开关频率会导致更多的纹波。

　　问题2：无法启动

　　首先，问自己：“使能引脚是否正确驱动(或上拉)?”电源良好输出也是如此。

　　无法启动可能是由于负载电容过大(如FPGA)像短路一样触发了电流限制。一些芯片具有消隐和软启动功能以克服这一问题。

　　为了避免误报，将电流限制点设置得尽可能高，并与FPGA工程师协商以优化系统级电容。

　　最后，确保输入电压Vin没有下降，且下述故障锁定不会因为输入电压下跌而激活。

　　问题3：关闭时输出有电压

　　如果电路确实关闭，但你在输出端看到电压，通常是来自其他电源电路。检查是否有非明显的路径连接到其他活跃电源轨。

　　问题4：调节不良

　　采用远程Vout感应时，调节不良可能是由于电源路径的欧姆电压降，可能是由于一个电源轨(单个电源转换器输出线)分配给电路板上的过多负载。这就是为什么有时会避免使用多轨转换器IC(“PMIC”)，而选择多个贴近其负载的转换器。

　　如果你的电压感应引脚噪声较大，保持该引脚布局整洁，并确保与感应信号相关的任何电阻靠近控制器。

　　另一种解释是参考电压可能不稳定或未经过滤。

　　问题5：瞬态响应慢

　　主要原因可能是输出电容过大或电感过大。

　　另一个问题可能是环路补偿不良。环路特性在没有合适设备的情况下很难完全表征。但是，即使没有网络分析仪，你也可以使用阶跃负载并观察瞬态振铃——这将以低成本告诉你很多信息。

　　此外，在开发过程中，如果设计负载变化，补偿通常需要调整。例如，你在使用工厂评估模块且负载只有设计负载的一半吗?你会看到这个问题。

　　问题6：不稳定

　　Cout的ESR可能是导致不稳定的原因，因为它在环路响应中引入了一个零点，使增益曲线停止下降并开始横向移动，从而侵蚀或消除增益裕度。如果零点频率足够低，则增益在相位达到180°之前不会通过零点。

　　较便宜的转换器芯片可能内部进行了补偿以节省外部元件，但确保你的Cout符合其稳定性的最小和最大Cout ESR范围。

　　不稳定的其他解释可能包括电压感应或汇总节点布局或噪声问题。

　　确保使用设计软件生成波德图，并检查相位和增益裕度，包括在高温下。

　　问题7：低效率

　　引导电容需要足够大，以为高侧FET栅极提供电荷——否则，该FET可能无法完全开启，从而消耗电能。在引导引脚上串联一个电阻可以调节开启时间以控制振铃。

　　测量电源电路效率(尤其是90%以上)并不简单，因为它需要电流测量，并且是两个功率量的比率。希望你通过电子表格工具已表征了每个元件对损耗的贡献，通常会告诉你mosfet和电感电阻(DCR或直流电阻)是导致热量浪费的主要因素。

　　问题8：低温

　　请记住，电解电容在低温下的ESR会升高，而电容值会下降。

　　问题9：PMBus问题

　　在共享数据通信总线上，确保在你没有关注时，其他节点没有间歇性地喧闹。

　　同时，确保你使用的上拉电阻足够强：47 kΩ的上拉电阻(如FPGA中)远不如10 kΩ的好。

　　数据

　　如果你完全不知道该做什么，获取更多数据——这将给你提供分析、产生想法和引发团队讨论的基础。

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