[原創]DC-DC輸出端加電壓會燒毀


 
在調試智能鑰匙連續開鎖出現故障的問題排查過程中,為了對比模擬開關TS5A3166對於開鎖數據通信的影響,嘗試短接模擬開關的輸入輸出腳,未曾想烏龍了一把,錯把DC-DC芯片輸入輸出短接了(兩者都是SOT23-5封裝)。
接下來一上電發現直流電源出現短路提示,意識到電源系統短路了。DC-DC部分電路如下圖。
那么問題來了,DC-DC輸入輸出連在一起,換句話說就是DC-DC輸出端加電壓,為什么會造成電源芯片燒毀呢?
如上問題要從DC-DC芯片的內部結構說起,如下圖所示為TI公司DC-DC轉換器TPS562201( http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/tps562201.pdf)內部結構框圖。可以看出該電源芯片輸出端SW為兩個功率管,當在輸出端SW引腳加上電壓(輸入VIN懸空的情況下),如下圈出的功率MOS管會受到反向電壓。而功率管的正向耐壓至少到幾十伏,反向耐壓只有5V以下,所以在輸出腳增加電壓容易造成輸出端口的功率管燒毀,造成電源系統短路。
這里列舉常用的NPN型三極管9013說明問題,從如下表格可以看出發射極到基極擊穿電壓只有5V,其他的三極管以及MOS管都是類似的,反向耐壓很小。
其他廠商的DC-DC轉換器也是同樣的道理,這里以XL1509( http://www.docin.com/p-773783557.html)為例簡單說明下。其內部結構框圖如下,同樣的可看到輸出端有一顆功率管,顯然在其輸出端增加電壓會導致內部功率管燒毀。
其實不僅僅是DC-DC芯片輸出端加電壓會燒毀芯片,其他電源轉換器也會有類似的問題。例如LM7812這類三端穩壓器,在輸出端加電壓同樣會造成芯片燒毀。如下圖為LM7812內部結構框圖,同樣的可以看到輸出端是有一個晶體管的,如果在輸出端增加電壓,就造成了晶體管承受了反向電壓而燒毀,最終致使芯片功能不正常。
最后建議,設計DC-DC電源轉換電路時,要注意增加對於輸出端的保護。如果對於壓降要求不是很嚴格,可以再DC-DC輸出端串聯一個二極管,防止方向電壓造成器件損壞。
參考資料:
 


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