第一點： 能否在多塊板子上重複相同現象

 

當在一片係統板子上發現問題的時候，首先要做的是嚐試在另外一片或多片板子上重複現象。如果現象無法重複，那麼問題可能是由於焊接不良或者IC損壞導致的。

 

焊接不良可能出現在DC/DC 變流器IC及其外圍器件上，分為兩種情況：相鄰pin腳短接和pin腳虛焊。短接問題可通過觀察pin腳焊接情況並且測試相鄰pin阻抗的確定。IC的pin腳虛焊可利用IC內部的二極管排查。

 

如圖1所示，因為電路需要，IC內部在GND pin腳與其他pin腳之間有一個二極管。使用萬用表測試二極管的檔位測試這些二極管壓降，可以間接排查IC的虛焊問題。二極管壓降一般在0.5V~0.7V之間。

 

圖 1: VIN pin 和 GND pin之間的二極管

 

變流器IC的損壞主要由ESD 過壓，PCB布板不好或者外接過壓電源引起的。測量不同pin腳和GND pin之間的阻抗，並且與正常IC相比較可判斷出IC是否損壞，以及損壞的位置。

 

第二點：是否選擇正確的器件

 

電感和輸出電容是關鍵的外圍器件。建議選擇規格書推薦的電感值和電容值。規格書在“Recommended Operating Conditions,” “Inductor Selection” and “Capacitor Selection” 這些章節提供電感和電容的參考值. 如圖 2所示
，升壓變流器IC  TPS61253 規格書建議有效電容值 在3.5µF to 50µF之間
，電感值在0.7µH to 2.9µH之間.

 

圖 2: TPS61253 建議工作條件

 

須注意陶瓷電容的有效電容值與其偏置直流電壓相關
，小於標稱電容值。以村田0603封裝10 µF電容GRM188R60J106ME47為例，在5V偏置電壓下電容有效值僅為3µF。過(guo)小(xiao)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)值(zhi)導(dao)致(zhi)輸(shu)出(chu)紋(wen)波(bo)過(guo)大(da)甚(shen)至(zhi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)不(bu)穩(wen)定(ding)。選(xuan)擇(ze)飽(bao)和(he)電(dian)流(liu)足(zu)夠(gou)大(da)的(de)電(dian)感(gan)，否(fou)則(ze)在(zai)重(zhong)載(zai)條(tiao)件(jian)下(xia)電(dian)感(gan)可(ke)能(neng)飽(bao)和(he)，電(dian)感(gan)量(liang)降(jiang)低(di)至(zhi)推(tui)薦(jian)範(fan)圍(wei)之(zhi)外(wai)，引(yin)起(qi)IC異常工作。

 

第三點：PCB布板是否合理

 

不合理的PCB布板會導致很多問題：電壓紋波過大，輸出電流能力受限甚至IC損壞。輸出陶瓷電容是升壓變流器PCB布板中最重要的器件，絕大部分布板問題是由輸出陶瓷電容位置和走線不合理導致的。參考應用文檔“Five Steps to a Good PCB Layout of a Boost Converter” 以及對應IC的規格書PCB建議章節的排查PCB問題。如果懷疑問題由某個器件的不合理位置導致的
，可以在現有係統板上調整並實驗，進一步確認問題
，以便於後續的PCB布板修改。

 

第四點：測試工作電壓波形

 

變流器的工作波形對找到問題的原因非常有用。在升壓變流器中，VIN pin
、SW pin、VOUT pin 和電感電流ICOIL波形最為重要。圖 3 示意電感電流的測量方法：在電感中串聯一根電線，並用電流探頭測量流過電線的電流波形。

 

圖 3: 測量電感電流的方法

 

如果條件允許，最好同時測量這四個點的波形。圖 4 示意IC TPS61258的輕載和重載條件下正確工作波形
，圖中通道1、通道2、通道3 和通道4 分別代表輸出VOUT, SW, VIN and ICOIL (電感電流)。 其中 通道1為直流耦合

，偏置電壓設置等於輸出電壓5V
，這樣可以同時獲知直流電壓值和電壓紋波的信息。

 

在輕載條件，TPS61258工作在輕載高效模式：IC工作一段時間
，然後待機一段時間。在重載條件下
，TPS61258工作在定頻模式，開關頻率約為3.5MHz
，減小輸出電壓紋波。

 

在重載條件下
，SW電壓等於0V或者輸出電壓值。當SW電壓等於零的時候
，電感電流線性上升；SW電壓等於輸出電壓時，電感電流線性下降。

 

(a)    輕載條件      (b)重載條件

 

圖 4: TPS61258工作波形 (通道1 VOUT, 通道SW, 通道VIN, 通道ICOIL)

 

規格書一般會提供ICdezhengchanggongzuoboxing，ruguoshiceboxingyuzhibuyizhi，zekenengpanduanchuwentideyuanyin，birudiangandianliuguogaodaozhixianliu，shuchudianyabuwending，shurudianyachaoguoguidingfanweidengdeng。

 

最後：記錄調試數據和波形

 

對於一些和係統相關或與IC內部控製原理相關的複雜問題
，以上四點方法可能不足以找到原因
，需要聯係TI的現場應用工程師或者在TI E2E™ 論壇上提問。最好的方法是記錄以上調試的數據和波形，並且附上電源IC的原理圖和PCB一起提供，這些資料幫助TI的工程師有效
、快速定位問題
，解決問題。

 

 

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