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一颗小电容,一群工程师,为什么都在悄悄调它?

我最近做了一个电源板子,上面有个DC-DC降压芯片,旁边有个小电容,就焊在BST和SW两个脚之间。以前我都是照着参考设计

我最近做了一个电源板子,上面有个DC-DC降压芯片,旁边有个小电容,就焊在BST和SW两个脚之间。以前我都是照着参考设计直接焊,从来没想过它是干嘛的。结果这次板子焊好了,一上电,芯片就烫得厉害,输出还不对。

后来查了好久,才知道问题就出在这个小电容上。这个电容叫自举电容,别看它不起眼,其实特别重要。要是选错了、焊错了,或者干脆没焊,芯片直接就不工作,严重了还会烧掉。

这个芯片用的是两个NMOS管,一个管高边,一个管低边。为啥不用一个PMOS加一个NMOS呢?因为PMOS管又贵性能又差,所以厂家为了省钱,就用两个NMOS。但NMOS管有个毛病,它得让栅极电压比源极高出一截才能完全导通。

高边那个NMOS的源极接的是SW引脚,这个脚的电压是来回变的。当它需要导通的时候,源极电压已经接近输入电压了。这时候芯片内部那个5V的驱动电压根本不够用,没法让高边MOS管完全打开。

这个自举电容就像个电梯,它先把电压存起来,等需要的时候,就把电压抬上去,让栅极电压比输入电压还高几伏,这样高边管子就能正常工作了。它充电的时候,就是低边管子开着的时候,SW脚接地,内部电源通过一个二极管给电容充电。

放电的时候,就是高边管子要开了,SW脚电压突然跳到输入电压,电容两端的电压不能突变,所以BST脚的电压也跟着跳上去,变成了输入电压加上电容里的电压,这就够驱动高边管子了。

选这个电容的时候,不能随便拿个0.1uF就焊上去。容量太小,存不够电,高边管子打不开,就发热。容量太大,充电太慢,也会出问题。最好用COG或者X7R的陶瓷电容,别用那种便宜的Y5V,温度一高容值就变了,容易出事儿。

焊的时候,这个电容必须紧贴着芯片的BST和SW脚放,线越短越好。因为这根线上跑的是高频电流,环路大了,就会干扰别的电路,甚至让EMI超标。我见过有人在这根线上串个电阻,说是为了限流,其实这是错的,只会让开关变慢,损耗更大。

如果板子焊好了不出电,先看看这个电容有没有焊好。要是芯片发烫,多半是电容坏了或者容量不够,导致高边管子没完全打开,电流都变成热量了。输出纹波大,也跟这个电容有关系。

这个自举电容和反馈环路上的那个补偿电容不一样。那个补偿电容是用来改善动态响应的,有没有都行,但这个自举电容是必须的,没有它,电路就不工作。

所以说,别看它小,它可是电源设计里的关键角色。做硬件就是这样,不能光照着抄,得想明白每个零件是干嘛用的,不然出了问题,连怎么修都不知道。