電源下點過程中的三種不同類型的下電波形

簡介

我們生活中的各種電器，其電源可能每天都要經歷“下電”的過程，比如關燈、電腦關機、關電視、關空調等。電源需要穩定的關機過程，即電源平穩地將輸入電壓（VIN）降至0V，這樣可以避免意外的過沖。而要判斷電源“下電”是否穩定，可以細分成 3 點：單調下降無回勾、無負過沖、無反彈，就像這樣。

這 3 點也對應著 3 種典型波形，分別命名為 R、G、B, 它們組成了各種各樣的奇怪波形。

R 類波形

圖 1: R 類波形

這類波形可以再分成 I 型和 II 型：

使用一個LLC電力供應的DC快速倉儲系統最大電力密度

Learn more about the charging infrastructure and see how MPS solutions can help your infrastructure

文章

如何利用MP5515預防突發電源故障

MPS 多樣的能量管理解決方案將為您的設備供電與保護提供有力的支持。

應用模塊

光網絡終端（ONT）設備

MPS 創新且高性價比的解決方案可以為您的光網絡終端設備設計提供更佳的電源管理。

文章

正確選擇 MOSFET 以優化電源效率

本文介紹了如何通過精確的數學建模來選擇合適的 HS-FET 和 LS-FET 比率，從而實現最優電源效率。

R 類 I 型

是由于 DC-DC 重啟造成的，由于輸出電壓下跌，當降到負載的帶載電壓時，其電流會突然減小，這時 DC-DC 的輸入端線路感抗上的多余能量無處釋放，最終會將輸入電壓抬起，超過 DC-DC 芯片工作點之后， DC-DC 重新工作，導致下電波形出現回勾，不單調。只要檢測 SW 端有沒有 Switch，就能判斷是否屬于此類。

圖 2: R 類 I 型線路寄生感抗

此類波形相對比較好處理，通常 DC-DC 芯片的規格書都會對啟動和回差電壓做規定。比如 MPS 公司的 MPPM 3683-7：

圖 3: MPPM 3683-7 規格

所以我們可以通過以下兩種方法，讓 DC-DC 穩穩地剎住車：

減小輸入電壓反彈，比如優化輸入濾波，減小輸入感抗，選擇更大容值，更小 ESR/L 的輸入電容，并讓輸入電容盡量靠近電源芯片端。

通過合理設置 EN 上下分壓電阻使得輸入下跌至 UVLO 前，關閉 EN，徹底打消 DC/DC 開關 Switching 重啟的念頭。

R 類 II 型

是由于負載突然減小，DC-DC 內部輸出電感或者輸出線路電感存儲的多余能量無處釋放，最終會將輸出電壓短時抬高。

圖 4: R 類 II 型線路

此類沒有更好的解法，只能是靠優化線路，降低線路上的感抗，增大負載端電容來壓低反彈。

G 類波形

圖 5: G 類波形

它也可以再分為 I 型和 II 型：

G 類 I 型

I 型是由于 Buck 電路下管在下電的時候沒有關斷，電感電流持續反向造成的，此種情況在空載或輕載時較為常見；為了避免此類問題，通常芯片會在關機時增加過零點檢測，判斷下管電流反向過0時主動關斷下管，通常稱為 ZCD 點, 此舉能有效阻止關機時產生負向過沖。

圖 6: 防止 G 類 I 型的負過沖

G 類 II 型

是由于輸出線路寄生感抗造成的，此種情況在重載或者輸出短路故障時更易出現。此時我們就需要盡量減小輸出線路感抗，增加負載端電容，并使其更靠近負載來減輕癥狀。

圖 7: 降低 G 類 II 型線路寄生感抗

B 類波形

圖 8: 重載下的 B 類波形

此類波形經常出現在重載關機時，所以往往會被誤認為跟 R 類波形類似，都是線路感抗造成的。但是，這個反彈出現的時間非常晚，線路感抗的影響通常都是 us 級的，而對比此類輸入電壓波形，你會發現第一次關機后，其反彈的速率非常慢，達到 ms 級，甚至幾十 ms！

此類波形的出現機理跟 R 類、G 類是完全不一樣的，其來源于電介質的吸收效應。如果輸入電容的放電電流開始很大，突然切到基本為 0，電容器中的電介質會將之前吸收的部分電荷再緩慢釋放，當其再次達到電源芯片的開機電壓點時，就會造成輸出電壓反彈。

這種情況也可以通過 EN 下電，來提高輸入電壓的欠壓保護點和保護回滯，如 R 類 I 型波形的處理方法，使其反彈電壓不至于高過開機點而造成重啟?；蛘咧苯蛹右恍╈o態負載來消耗這部分電荷，都是能夠解決問題的。

結語

本文分析了電源下點過程中的三種不同類型的下電波形，以及如何優化這三種波形從而提高穩定性和防止負過沖。

責任編輯：彭菁