插拔电源瞬间的毛刺分析与思考

    对于硬件工程师，我们不仅需要实现产品的功能，也需要保障产品的稳定性。而产品的稳定性的保障离不开硬件各个信号的测试，而上电测试就是其中之一。

    问题案例：

    机顶盒产品，使用AC220-DC12V适配器给产品供电，产品上面有DC12V转1.2V的DCDC芯片。

    下图就是在上电瞬间测试到的波形，测试的为12V转1.2V的DC-DC电路。

    可以看出拔插适配器时，输入输出都有较大的毛刺，而且DC-DC是输出1.2V的，但是毛刺居然达到了3.5V左右，完全忍不了啊。另外也奇怪的是，原本用1.2V的器件，在多次测试的时候，即使电压飙到3.5V，超过了芯片最大耐压的上限，也并没有发现损坏的情况。

    测试现象：

    1、这个毛刺也不是必现的，有时有，有时没有

    2、毛刺的幅度也是高低不同的，有时高，有时低

    3、直接插拔220V那头，毛刺概率出现的概率更高，电压越大（与拔插适配器的12V的DC头子相比）

    问题分析过程：

    1、DC-DC芯片可能有问题，上电时，电压直接从输入窜到了输出。

    芯片使用的是MPS品牌的，内部有软启动，没启动之前，芯片开关MOS管也是关闭的，所以即使输入有毛刺，也不应该窜到输出。在输入达到5V左右的时候，输出才会开始。而实际情况是在输入毛刺都没有5V高的时候，输出已经有了。

    换不同的板子测试，结果也一样，不是单个芯片的问题，芯片的来源也是专门的代理商，质量是有保证的。-------问题到这里是没法解释通的。

    2、测试方法有问题

    将示波器探头的接地端和信号端都接到板上DC-DC输出端的GND上，拔插电源，发现居然也有毛刺产生。

    理论上示波器探头的信号端和接地端接到一起，是不应该有的呀，由此可以判断，应该是上电瞬间示波器和接地线受到了冲击噪声的影响。

3、换隔离示波器测试

    使用装电池的手持示波器重新测试，发现输入和输出在上电时都没有测到尖峰，由此可以确定，实际上电时并没有尖峰的，前面之所以测到了尖峰乃是示波器受到了干扰所致。

    新的问题：为什么常规示波器测试有噪声，而手持示波器没有出现呢?

    示波器测试模型：

    如上图，示波器和电源适配器通过变压器都接到了220V市电，在测量时，示波器已经上电，探头的GND和被测PCB板已经共地。

    这时突然插入电源适配器，会在共地线上形成瞬间电流，而因为示波器与被测PCB板上连线引入的寄生电感的存在，会在GND上产生压差，因此示波器会检测到一个尖峰。所以即使示波器的输入端与GND直接短接，也会测到尖峰。

    那为什么手持示波器没有这个尖峰呢？笔者认为手持示波器因为用电池供电，没有接到220V市电上面，完全是处于浮地的状态，所有即使在插电的瞬间，示波器的接GND探头上面是基本没有电流流过的，因此也不会产生压差，也就没有尖峰。

    另外一个问题：示波器的电源，电源适配器都是有变压器隔离的，不应该有电流才对？

    个人认为：上电瞬间是一个突发的情况，对于整个系统来说，是一个交流的信号，变压器起不到完全隔离的作用。变压器隔离，与手持装电池的完全浮地的系统，还是不一样的。

    总结：上电测试的时候，需要考虑示波器的影响，也许你看到的尖峰并不是真实存在的。这时可以换装电池的示波器测试，或者换差分探头进行测试。