基于BUCK电路软启动的小电容引发的大BUG

今天，我们不谈电容的滤波、去耦、耦合等功能，我们就基于BUCK电路软启动功能这个角度，在小小的电容里面挖呀挖呀挖，挖个大大的作用...

正文

众所周知（不知也没关系，这里有简单说明），多数开关电源芯片会有“软启动功能”，对应一个引脚上挂一个小容量的电容，比如0.1uF、0.47uF或者1uF等。

如下图1所示，这个软启动功能就是为了降低电源刚上电启动时输出端的浪涌电流，防止电源电路因为过流而启动失败。



图1启动电压与浪涌电流

如下图2所示，是我之前工作中遇到的一个小车上使用的BUCK电源芯片，设计人员直接参考了芯片规格书的示例，软启动电容C3使用了0.1uF电容，输出端是3.3V，但是输出端3.3V上挂了比2*22uF大很多的电容，保守估计有10*22uF以上吧。当时这个小车是别人已经设计出来有出货了的，但是有个问题：

就是在启动的时候通常要等好几秒，车子启动正常的指示灯才点亮；或者按下启动电源键后，迅速关断，再重新按下，通常车子启动正常的指示灯就可以直接点亮，不需要等好几秒。

当时这个项目组的人都不解，我是别的项目组的；当然这是个相对较小的公司的项目，当时大家水平都不高，也包括我...那时，我已经开始学习研究开关电源了...



图2BUCK电源芯片中的软启动功能引脚SS

小车项目组的人想让我看下这个问题。好，咱们上示波器，不知是运气还是直觉，咱们先看下电路板的主电源呗；如下图3所示，好家伙，按下小车的电源键后，电路板上的主电源要经过3.5秒才上升到3.3V水平，之前这段时间都在振荡；多次测量发现，这个振荡时间还是不固定的，需要振荡个好几秒，甚至更长时间。很好，发现异常点了。



图3 电源芯片默认配置Css=0.1uF输出3.3V电源时的波形

我当时已经提前学习研究了这个小车项目上使用的BUCK电源芯片（图2），知道有个软启动功能引脚，同时确认了小车项目上使用的是规格书推荐的C3=0.1uF；

那咱就直接将软启动电容扩大10倍，C3=1uF，重新测量主电源3.3V，如下图4所示，输出端3.3V单调上升，不再振荡了。

小车每次按下电源键，不需要再等待一个不固定的时间了，多次测试，问题解了...



图4 电源芯片更新配置Css=1uF输出3.3V电源时的波形

至此，大家应该能够感受到了吧，小小的电容竟影响了整个小车；在开关电源中，还有很多其他地方，电阻、电容元件都发挥了关键作用，阻值或容值不对，都能对电源产生很大的影响...

小结

我想说的是，当我们搞不清楚某些技术原理或者问题的root cause的时候，或者“不知其然，不知其所以然”的时候，或者“知其然，不知其所以然”的时候，奇奇怪怪的问题可能就是经验，是迷信，是玄学。当我们搞清楚了，“知其然，又知其所以然”，它们就是理论，是科学。





审核编辑：刘清