Buck輸出過沖原因及改善措施

過沖是指一個(gè)超過設(shè)定電壓的峰值電壓， 一般以尖峰脈沖形式呈現(xiàn)。在使用電源產(chǎn)品過程中，輸入端開關(guān)接觸不良和輸入端熱插拔上電都可能會(huì)產(chǎn)生輸出過沖，若是輸出過沖超過后端設(shè)備的極限耐壓，有可能會(huì)造成后端設(shè)備損壞。

01 輸出過沖產(chǎn)生原因  

過沖的產(chǎn)生和上電方式有著很大的關(guān)系。輸入端電壓平滑上升時(shí)，輸出端不會(huì)存在過沖；熱插拔上電或者輸入端接觸不良時(shí)，會(huì)造成輸入端電壓從零突然階躍上升或者輸入端電壓有較大跌落時(shí)再階躍上升。

這兩種情況下，若輸入端電壓變化速 率超出系統(tǒng)環(huán)路響應(yīng)速度，會(huì)導(dǎo)致輸出端電壓短暫出現(xiàn)高于設(shè)定值現(xiàn)象，即輸出過沖。

02 輸出過沖改善措施   1.添加 CFF 電容  

圖1

添加CFF電容可以有效抑制由因輸入端電壓階躍上升導(dǎo)致的輸出過沖現(xiàn)象。參考圖1電路，按照輸入 12V，設(shè)定輸出5V，輸出端接51R水泥電阻；對(duì)比測(cè)試沒有33nF電容時(shí)輸入輸出電壓波形，與添加33nF電容后輸入輸出電壓波形。（CFF電容位置見圖1藍(lán)色虛線框中）。

對(duì)比圖1、圖2波形可知，上分壓電阻并聯(lián)33nF陶瓷電容后可以有效抑制輸出過沖。

2.添加欠壓關(guān)機(jī)電路  

按圖1電路（CFF電容已加），輸入12V，設(shè)定輸出5V，輸出端接51R水泥電阻。測(cè)試輸入端電壓快速跌落并階躍上升時(shí)，輸入輸出電壓波形。

由圖4波形可知，輸入端電壓快速跌落并階躍上升時(shí)， 添加CFF電容可能無法徹底消除輸出過沖。我們可以通過添加欠壓關(guān)機(jī)電路來解決，原理為：通過穩(wěn)壓管設(shè)定芯片的最小工作電壓，當(dāng)輸入電壓跌落，小于穩(wěn)壓管VZ值后，芯片不工作，輸入端電壓上升到高于穩(wěn)壓管VZ值后，芯片重新工作。

這樣可以讓芯片在輸入端電壓出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)停止工作，避免輸出電壓不穩(wěn)定。欠壓關(guān)機(jī)電路見圖5、圖6藍(lán)色虛線框中。其中DZ1取值范圍：1.2*VOUT＜VZ＜VIN。

使用上述欠壓關(guān)機(jī)電路，測(cè)試輸入端電壓快速跌落并階躍上升時(shí)，輸入輸出電壓波形。

由圖7、圖8波形可知，使用欠壓關(guān)機(jī)電路后可以有效抑制輸出過沖。

3.添加延遲啟動(dòng)電路  

解決輸入端電壓跌落并階躍上升導(dǎo)致輸出過沖， 還有更簡單的方案， 我們可以通過添加延遲啟動(dòng)電路。原理是：輸入端 只要存在電壓上升情況，上升瞬間輸入端電壓給C3充電，電流流過R3產(chǎn)生2V以上電壓，EN腳檢測(cè)到此高電平后芯片關(guān)機(jī)；待輸入端電壓穩(wěn)定后，C3 電容停止充電，芯片便會(huì)重新工作。

這樣可以讓芯片在輸入端電壓出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)停止工作，避免輸出電壓不穩(wěn)定。延遲啟動(dòng)電路見圖9藍(lán)色虛線框中。其中穩(wěn)壓管DZ1取10V。

使用圖9電路， 測(cè)試輸入端電壓快速跌落并階躍上升時(shí)，輸入輸出電壓波形。

由圖10波形可知，使用延遲啟動(dòng)電路后可以有效抑制輸出過沖。