你的测试电源有问题吗--由DCDC输出短路引起的实验室电源振荡引发的思考

我们在测试过程中往往优先考虑的是被测件（DUT）的状态，而忽略了测试系统的稳定性及可靠性，因此有时候观察到的现象可能会与我们预期的相反，情况变得更为糟糕，这种情况常常令人沮丧，项目进度也会停滞不前。可是如果因为排查出最根本的原因而使情况变得更糟时，距离真相也就不远了！

有一次，当我对一块DCDC PCBA进行重复短路测试时，虽然开关芯片的过载功能比较好，但可以肯定的是这种破坏性试验引起的结果就是IC损坏！

事实证明，短路DCDC输出端似的输入直流电源的输出失控，IC损坏；当以一定的频率重复短路时，情况更不理想。这时我意识到即使是实验室电源也存在内部反馈环路，引起振荡，以前没有遇到过，始终认为只有开关芯片才会发生振荡。

当DCDC输出短路，输入电压也会被拉低，此时也就是实验室电源的输出被拉低，所以电源反应剧烈，试图恢复正常，从而IC的Vin输入端会产生反复的上冲和下冲，当电压超过Vin的额定值，IC会损坏。

但是此时还不能判定具体原因，降低DCDC的输入电压，开关IC的损坏可能性降低了，看上去好像是过大的电压应力造成的IC损坏，而不是过流。这是想到如果利用实验室电源的环路矫正使输出电压抖动变小，肯定会减小DCDC开关芯片的损坏概率，因此将实验室电源的引线加长连接至DCDC的输入端，但是情况相反，电压抖动的更剧烈了！显而易见，电源的开关坏路设计的很差，我对这台电源的合格性严重怀疑，这时候我找同事拿了一台安捷伦的电源，一切又恢复了正常。

因此在进行测试之前必须先确认测试系统的好坏，结果：

1. 和预期的一致，短路时由于开关芯片具有限流功能，IC短路时未损坏；

2. 当反复短路时，IC环路不稳定，导致IC Vin引脚被冲击，IC损坏。

另外关于短路测试，以前觉得带有过载保护功能的IC损坏模式都是过压，但是后来发现也不尽然，这里摘抄一段Datasheet手册的翻译：过流限制，通过检测高侧MOS管的漏源电压来实现过流限制。然后将漏源电压与表示过流阈值限制的电压电平进行比较。如果漏源电压超过过流阈值限制值，则过流指示器设置为 true（真）。在每个周期开始时的前沿消隐时间内，系统将忽略过流指示器，以避免任何开启噪声干扰。一旦过流指示器设置为 true（真），就会触发过流限制。在传播延迟之后，高侧MOSFET在周期的剩余时间内关闭，这种过流限制模式称为逐周期电流限制。有时在短路等严重过载情况下，使用逐周期电流限制仍可能会发生过流失控。使用第二种电流限制模式，即断续模式过流限制，在断续模式过流限制期间，电压基准接地，且高侧MOSFET在断续时间内关闭。一旦断续时间结束，稳压器在慢启动电路的控制下重新启动。

建议：针对容易引起输出短路的应用，不建议选取电压控制模式的芯片，选一颗电流模式控制的芯片更合适些，因为电流控制芯片可以进行逐周期过流保护，限流更加容易，并且在特定开关频率处可以做到更快的负载动态响应。

备注：本文只提供一种测试案例，并非所有人都会碰到这些问题，绝大部分人在电路设计中碰到的问题都只是九牛一毛，有的由于选型与PCB Layout 布局的不同即使遇到相同的现象可能解决方案也不同，由于本人水平有限，思考问题难免有局限性，因此本文仅供参考！