如何让“下电”变得干净利落

简介
我们生活中的各种电器,其电源可能每天都要经历“下电”的过程,比如关灯、电脑关机、关电视、关空调等。电源需要稳定的关机过程,即电源平稳地将输入电压(VIN)降至0V,这样可以避免意外的过冲。而要判断电源“下电”是否稳定,可以细分成 3 点:单调下降无回勾、无负过冲、无反弹,就像这样。

这 3 点也对应着 3 种典型波形,分别命名为 R、G、B, 它们组成了各种各样的奇怪波形。
R 类波形

这类波形可以再分成 I 型和 II 型:
R 类 I 型
是由于 DC-DC 重启造成的,由于输出电压下跌,当降到负载的带载电压时,其电流会突然减小,这时 DC-DC 的输入端线路感抗上的多余能量无处释放,最终会将输入电压抬起,超过 DC-DC 芯片工作点之后, DC-DC 重新工作,导致下电波形出现回勾,不单调。只要检测 SW 端有没有 Switch,就能判断是否属于此类。

此类波形相对比较好处理,通常 DC-DC 芯片的规格书都会对启动和回差电压做规定。比如 MPS 公司的 MPM3683-7:

所以我们可以通过以下两种方法,让 DC-DC 稳稳地刹住车:
减小输入电压反弹,比如优化输入滤波,减小输入感抗,选择更大容值,更小 ESR/L 的输入电容,并让输入电容尽量靠近电源芯片端。
通过合理设置 EN 上下分压电阻使得输入下跌至 UVLO 前,关闭 EN,彻底打消 DC/DC 开关 Switching 重启的念头。
R 类 II 型
是由于负载突然减小,DC-DC 内部输出电感或者输出线路电感存储的多余能量无处释放,最终会将输出电压短时抬高。

此类没有更好的解法,只能是靠优化线路,降低线路上的感抗,增大负载端电容来压低反弹。
G 类波形

它也可以再分为 I 型和 II 型:
G 类 I 型
I 型是由于 Buck 电路下管在下电的时候没有关断,电感电流持续反向造成的,此种情况在空载或轻载时较为常见;为了避免此类问题,通常芯片会在关机时增加过零点检测,判断下管电流反向过0时主动关断下管,通常称为 ZCD 点, 此举能有效阻止关机时产生负向过冲。
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https://www.monolithicpower.cn/202308_8