Buck輸出過沖原因及改善措施

來源：EMC容冠電磁更新時間：2024-07-21 閱讀：

過沖是指一個超過設(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，有可能會造成后端設(shè)備損壞。

01 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，輸出端不會存在過沖；熱插拔上電或者輸入端接觸不良時，會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。

02 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，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，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)較大波動時停止工作，避免輸出電壓不穩(wěn)定。欠壓關(guān)機電路見圖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)機電路，測試輸入端電壓快速跌落并階躍上升時，輸入輸出電壓波形。

由圖7、圖8波形可知，使用欠壓關(guān)機電路后可以有效抑制輸出過沖。

3.添加延遲啟動電路

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；待輸入端電壓穩(wěn)定后，C3 電容停止充電，芯片便會重新工作。

這樣可以讓芯片在輸入端電壓出現(xiàn)較大波動時停止工作，避免輸出電壓不穩(wěn)定。延遲啟動電路見圖9藍(lán)色虛線框中。其中穩(wěn)壓管DZ1取10V。