这段时间我在为一个客户设计一个DC-DC的降压板驱动蓝牙音箱的一个项目,客户的要求其实很简单:
1、要求输入电压为32V/1A(客户指定的适配器)
2、要求输出电压为5V2A(整个蓝牙音箱的负载为5W左右)
3、能够稳定输出并且给它的蓝牙音箱供电(一个蓝牙音箱方案)
4、蓝牙音箱能够正常工作
5、蓝牙音箱这个外观效果图如下所示:
出现的疑难杂症为:
当我通过外面的适配器,输出电压为32V/1A接到这块DC-DC降压蓝牙板的时候,一上电蓝牙芯片就烧坏掉了,出现这种问题的概率为10%,也就是说100快板有10块板会烧坏蓝牙芯片。
寻找问题发生的原因:
首先,我这边用万用表测量DC-DC的输出电压为5.08V,蓝牙芯片的供电电压也为5V,所以我很纳闷,为什么会把蓝牙芯片烧坏掉呢?
其次,我再考虑会不会是上电的瞬间有很高的电压把蓝牙芯片击穿了,于是我找来示波器,用示波器来抓取瞬时电压,结果不出我的所料,上电的瞬间,电压会达到5.8V。这个电压已经超出了蓝牙芯片的允许工作电压的范围外了,所以才导致蓝牙芯片击穿烧坏的原因找到了。
解决办法:
我尝试采用以下办法来解决:
方案一:
我在考虑从32V电压直接降到5V,压差太大,看能不能加一个5V-5.6V之间的TVS管子来解决这个问题呢?
下图为MOV和TVS构成的独立的DC-DC电源防浪涌冲击、防静电保护电路。这里压敏电阻和TVS两者的作用相似,将电压钳位在安全范围内,但压敏电阻残留电压较大,后级的TVS管可吸收和卸放残留电压确保电路中元器件不被损坏,电容可以减少输出电压纹波,起到一定的过电压冲击防护作用。
说干就干,我从网上买来了一颗5V的TVS管并联焊接在输出端。焊接完成后,通电测试,结果蓝牙芯片还是有有5%的烧坏。虽然比之前有所优化,损坏的概率低了很多,但是没有彻底的解决这个问题。从示波器打电压显示瞬时的电压为5.6V,比之前降低了0.2V。说明这个方法有作用,但是作用不大,没有彻底的解决问题。
方案二:
我这边通过仔细查询芯片手册,看能不能找到解决的办法,结果发现了规格书的一个地方说明是可以解决输出电压纹波比较大的问题。下面我们仔细来分析一下它的规格书:
查询芯片手册后,我们来分析一下芯片的基本特性:
1、特征
宽电压输入范围:-0.3V-40V
可编程开关频率150KHz
输出电压:5V/2.4A
无需回路补偿
可编程电流限制
低静态电流:1.0mA
热关机
开/关控制
效率高达97%
提供SOP-8L包装
2、应用
DC-DC电源
车载充电器
线性调节器的预调节器
分布式电力系统
电池充电器
LED背光驱动器
3、说明
3018C是一种来自宽电压输入电源的同步降压调节器
在8V-32V的点电压范围内,3018C实现了2.8A的连续输出电流和出色的负载
开关频率可从150KHz和同步架构进行编程为高效设计提供了条件。
电流模式操作可加快瞬态响应并简化回路稳定。
3018C需要最少数量的现成标准外部组件。其他功能包括电缆补偿、可编程电流限制和热关机。
3018C转换器采用行业标准SOP-8L封装。
典型应用电路
引脚的描述:
最大额定值:
电气特性:
通过下面这个规格书的说明,我终于找到新大陆一样兴奋:
芯片的规格书是这样写的,如果输入电源高或者输出电流大的时候,有可能导致输出电压出现波动,可以通过调节电感量来解决,也就是在10uh-47uh合理选择电感量来消除这种纹波。也可以通过输入和输出的电容值来消除电压波动。
于是,我就找来了低阻的电感量为10uh-47uh来测试,测试的结果为33uh的电压波动最低,瞬时输出电压最高为5.4V。
这个办法也能够降低风险,但是并不会彻底解决零风险的要求,100块板还是会有2块蓝牙芯片烧坏。所以,我打算寻找第三种解决方案,以寻求彻底解决。
方案三:
通过DC-DC降压12V后,再增加一个LDO将9V电压降低为5V,于是我在网络上购买了一个LED后进行测试,结果发现测试的结果非常好,输出瞬时电压为5.12V。蓝牙芯片再也没有出现不良了,这个问题彻底解决。
最后总结:
三种方案其实我是一个上午都已经想到了,只是由于购买元器件测试导致我这边花了将近一个礼拜的时间再做整改优化。
方案一和方案二没有增加多少成本,如果能够解决是最好的了。
方案三虽然问题解决了,但是增加了成本,所以还不是最优的解决办法。
我是非常希望有没有大神有更好的办法,请留言,如果能够彻底没有增加成本的情况下能够解决的话,我会跟你交个朋友,并且对大神说声谢谢!
非常希望大神给出建议,再次感谢大家!
本文由梁桂钊于2021-11-12发表在梁桂钊的博客,如有疑问,请联系我们。
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