电源端口应用磁珠导致无法正常启动的原因分析

摘要

在磁珠选型中，很多人以为磁珠的额定电流是就是电路的额定电流，其实应该是电路的额定最大电流，同时还应该考虑降额。

问题描述

之前做的产品，为了能够通过EMC测试，在电源的输入端增加了一个磁珠，产品的额定功耗为8W，输入电压为DC9~28V，最低输入电压9V时理论电流为0.9A，我们选择的磁珠型号为MBW2012-601，额定电流为1.2A。按照公司的降额标准是可以满足的。

图1：磁珠型号选择

实际测试过程中，使用最低的9V输入电压时，电源无法正常启动，在反复的震荡，如图2.

图2：实际的电源输出波形

原因分析

经过逐级排查，首先发现电源芯片2430的输入引脚VIN电压在不断跳变，最低达到了5V，往前排查VIN的前端是磁珠，排查发现，上电瞬间，磁珠有3V~5V的压降。由于产品上用到了超级电容以及接470uF以上的电解电容，上电瞬间电流很大，使用示波器的电流档测量，发现上电瞬间有3A左右的电流，此时瞬间电流已经远超磁珠的额定电流。同时由于对vin电源的电流突增，外部开关电源的纹波突然增加，Vin电源其实不能算是纯净的直流电源，对于磁珠来说，频率增加，其阻抗也会增加。同时，由于电流超过额定值，导致磁珠的磁饱和，磁珠的温度升高，阻抗进一步增加。

解决方案

上述案例，主要的原因就是磁珠的选型的额定电流不合适，没有考虑大电容上电瞬间的大电流需求。

解决的方案主要是更换额定电流更大的磁珠，经过验证，我们选择了额定电流为3A，600Ω@100mhz的磁珠。经过实测，上电瞬间压降最高为2V左右，正常工作后压降为0.1V左右。

总结

关于磁珠的阻抗，本次经验得出有以下几个总结：

磁珠的额定电流，其实是电路的最大电流，尤其用在电源端口的时候，要考虑上电瞬间的电流太大，导致的磁珠压降很多。

超过额定电流以后，会导致磁珠磁饱和，磁珠温度升高，进一步加剧磁珠的直流阻抗增加，导致压降增高。

磁珠规格书上写的直流阻抗都很小，其实要在纹波电压非常小的直流电基础上测试到的，例如电池供电，但实际上很多产品使用外置的开关电源无法做到，因此都会有几百K主波，以及几Mhz的谐波，实际上磁珠的阻抗比规格书上的直流阻抗大很多。

用在电源端口的磁珠，建议做3个措施：

第一，电源增加缓启动，减少上电瞬间冲击电流，避免超规格和磁饱和;

第二，电源端口的磁珠额定电流，可以按照产品最大工作电流的2~3倍选型。

第三，封装尽量选择大一点，因为电流和封装基本都是正比，万一不合适不用修改PCB。