我目前正在构建一个降压转换器。其主要参数如下:
- 24V输入
- 5V/3A 输出
- 能够承受由电源 LED 开关引起的大负载瞬态电流 (~2A)
我选择了 TI 的同步降压转换器,它在电气特性、封装和成本方面符合我的需求:TPS54302。第一个原型是按照数据表建议和公式设计的。PCB 的布线是模仿转换器的评估板完成的。
这是原理图和CAD:
(4层板,第2层和第3层是隐藏的。它们分别包含GND平面和电源平面)
此设计中有额外的电容器占位面积,以便能够测试不同的组件配置。
当我实际测试该板时,我对主要特性感到满意:效率、输出电流和电压、输入和输出纹波。
但是,我想测试电源的稳定性,这就是我开始观察意外行为的地方。我没有任何可用的网络分析仪或信号发生器,因此无法测量相位裕度。相反,谷歌研究建议我在施加瞬态负载电流(~1A 瞬态,上升/下降时间 <1µs)时测量输出电压变化。幸运的是,我的板上有一个驱动电源 LED 的 MOSFET。我只需要将 LED 短路即可产生瞬态电流。
下面的示意图显示了我的测试设置,其中 MCU_GPIO_1 生成 PWM 信号,而 MCU_GPIO_2 持续设置为高电平。
如您所见,当电流负载被释放时,输出电压会出现明显的振荡。为了了解这些振荡的起源,我进行了以下测试:
- 使用前馈电容器 C10 的值
- 更改输入电容器配置(更多 MLCC)
- 添加一个与 24V 输入串联的铁氧体磁珠(代替 D2 保护二极管)
- 更改输出电容器配置(多个 MLCC 或 1 个大聚合物电容器)
到目前为止,这些“盲目”测试让我无处可去。在开始第二轮原型之前,我正在寻找新的线索来了解这里发生了什么。所以,这是我的问题:
- 我怎样才能只在当前版本上而不是在当前消耗上产生振荡?
- 这里的缺陷可能是什么:路由?输入过滤器?其他?
谢谢你的帮助 :)
PS:这是我在 StackExchange 上的第一个问题。欢迎任何关于改进我的问题形式的建议:)
编辑:Andy Aka 在评论中给出了答案:这是一个与探头接地不良有关的问题。这张图总结了一下:
你不会再抓到我犯那种粗心的错误了!