【个人经验分享】电源上电回勾竟暗藏致命陷阱

电源上电回勾是指电源电压输出在从0V上升到目标电压过程中出现突降后再继续上升的现象,如下示意图,电压已经上升到V2之后瞬间又回到V1开始上升。

那么电源回勾是怎么产生的?

这里给出两个常见的产生原因:

第一种:输出电压上升过程中后级负载上电,电流突然增大,芯片反应不过来因此电压突然往下掉,虽然动态响应是稳定状态下的衡量指标,但是这里也可以参考动态相应的波形趋势:(负载突然增大电压会往下掉)

第二种:电源的输入电压没有达到预期值后级就开始工作了,这种看起来与第一种类似,但是他们的根源不同。我们假设一个12V-5V的BUCK,后级又接了一个5-1.8V的LDO,那么如果没有利用好BUCK的输入欠压保护功能(UVLO),输入电压上升到4V时BUCK就启动了,而BUCK输出设置是5V,这种条件下BUCK是不能正常工作的,可能这瞬间最大只能输出3V,而后级的LDO此时如果开始工作,就会拉低工作不稳定状态下的BUCK输出,导致回勾出现

总结来说,第一种完全是由于后级带载导致,而第二种还有BUCK本身工作不稳定的原因

那电源回勾有什么危害?

电源芯片自身:如果回勾产生是由于瞬间大电流,那么如果这个电流太大首先就会对电源芯片自身有影响,例如可能进入过流保护无法启动或者损坏开关管等。

当然不一定只是一个后级负载导致,也会有更加巧合的情况,后级的多个小负载同时上电,叠加后的电流很大

对数字电路的影响:

1.MCU、SOC等因反复复位或者上电时序异常导致启动或者工作异常
2.逻辑器件例如触发器因此出现错误电平

对模拟电路的影响:

运放/ADC/DAC可能会由于参考电压不稳定出现采样异常或者输出异常的情况

对系统的影响:

电源回勾出现的时间可能有微小差异,导致出货前测试可能测试不到问题,进而导致一些产品生命周期中的潜在故障

那么如何避免电源回勾?

知道了原因其实就好解决了:

1.如果可能的话尽可能减小这个电流或者减缓这个电流的上升时间,如果是多个负载导致,那么将负载的启动时间错开

2.如何延迟瞬间大电流出现的时间?如果这个大电流直接来源是另外一个电源,那么可以延迟这个电源的使能,如下图所示,一个5V的BUCK给1.8V和2.5V的LDO供电,如果这两个LDO导致电源回勾,则可以调整R1C1与R2C2的值来延迟大电流负载到来的时间,例如延迟到5V稳定之后,避开5V上升过程。

针对第二种原因导致的回勾,除了前面说的减小或者延迟大电流出现的时间外,还要从根源出发,使用好电源芯片的UVLO功能,让芯片尽可能在输入电压达到稳定值的90%以上才启动,保证芯片先正常工作再输出电流

其实电源回勾也不一定会导致严重后果,因为如果电源跌落最低点没有低于后级负载的最低工作电压,其实就没事