電路板發(fā)出了“滴答滴答”的聲音...

硬件筆記本

8 ?$ M- `7 `5 R6 l* `點(diǎn)擊上方名片關(guān)注了解更多
: m  v* k& F& M+ K" l: B' K9 u
# r: a) Z4 z/ K6 s* L
+ l$ k; a9 }$ q
在之前的一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目交付后，由于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員的操作失誤，在拆開(kāi)設(shè)備后面板時(shí)被裸露的線頭觸碰電路板（噴有三防漆），最終導(dǎo)致短路，現(xiàn)場(chǎng)反饋的是說(shuō)單片機(jī)不工作，并且聽(tīng)到電路板帶電時(shí)伴有“滴答滴答”的聲音。
9 a. n' F! _. e: r( g3 N5 f緊張的排故開(kāi)始……
4 [/ f5 \" T( Z9 ]


  ?6 F* ]2 @" ^1 f電源方案原理圖

$ |5 U7 p+ Y7 Q- F1 `0 N$ s電源采用的是BL8033同步降壓開(kāi)關(guān)電源。最大輸入為16V、最大輸出3A、效率高達(dá)96%。

$ k$ f7 _3 i9 f1 `% sBL8033的電氣特性
* B1 w! a6 b+ z! _
根據(jù)反饋是因?yàn)槎搪穼?dǎo)致電路板上出現(xiàn)“滴答滴答”聲音。得知這個(gè)問(wèn)題，基本可以定位聲音就是出現(xiàn)在電源附近，再分析后就可以確定來(lái)自于電感。那么電源為什么在出現(xiàn)負(fù)載短路時(shí)導(dǎo)致電感發(fā)出“滴答滴答”的聲音呢？下面一起來(lái)分析下。

- O! |( f* V; X1 ?9 M* F0 E電感為什么會(huì)嘯叫？
0 r1 e% a3 U! Y$ \5 ]3 ^電感嘯叫問(wèn)題，如何解決？
6 a1 P3 j, M0 j) d
  ^; m  b: l( L9 J# }: S1. 大功率開(kāi)關(guān)電源短路嘯叫。在開(kāi)關(guān)電源滿載工作時(shí)，突然將開(kāi)關(guān)電源短路，有時(shí)會(huì)聽(tīng)到電源嘯叫；或者在設(shè)置電流保護(hù)時(shí)，當(dāng)電流調(diào)試到某一段位時(shí)會(huì)有嘯叫，究其原因，當(dāng)所帶負(fù)載接近電源的輸出功率極限時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器會(huì)工作在非穩(wěn)態(tài)。
在第1 個(gè)周期由于開(kāi)關(guān)管占空比過(guò)大，導(dǎo)通時(shí)間太長(zhǎng)，因此通過(guò)變壓器向后級(jí)傳輸了過(guò)多的能量；直流整流電路的儲(chǔ)能電感無(wú)法在第2 個(gè)周期內(nèi)完全釋放第1 個(gè)周期存儲(chǔ)的能量；當(dāng)?shù)? 個(gè)周期到來(lái)時(shí)，電源芯片將不會(huì)讓開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，或者讓開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的占空比很小。
$ [- n* }7 W& M- Z5 G" e這樣，儲(chǔ)能電感存儲(chǔ)的能量經(jīng)過(guò)第2 個(gè)和第3 個(gè)周期的釋放，導(dǎo)致輸出電壓減小。這樣，當(dāng)?shù)? 個(gè)周期到來(lái)時(shí)，電源芯片會(huì)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通過(guò)大的一個(gè)占空比這樣周而復(fù)始，就會(huì)讓變壓器產(chǎn)生低頻振動(dòng)，從而發(fā)出人耳可以聽(tīng)到的聲音。
電源工作在非穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出的紋波電壓也比工作在正常狀態(tài)時(shí)大很多。當(dāng)開(kāi)關(guān)管全截止的周期數(shù)在總的周期數(shù)中達(dá)到一定占比時(shí)，電源的開(kāi)關(guān)頻率就從高頻范圍進(jìn)入了音頻范圍，從而發(fā)出尖銳的嘯叫。此時(shí)，變壓器已經(jīng)處于嚴(yán)重超載狀態(tài)，隨時(shí)可能燒毀。
3 {. }1 \8 M& [
2. 空載或負(fù)載很小時(shí)，開(kāi)關(guān)管也會(huì)出現(xiàn)間歇性的全截止周期，當(dāng)開(kāi)關(guān)管全截止的周期數(shù)在總的周期數(shù)中所占的比例達(dá)到一定占比時(shí)，電源的開(kāi)關(guān)頻率就從高頻范圍進(jìn)入了音頻范圍，從而發(fā)出尖銳的嘯叫。
另外，在空載或輕載場(chǎng)景，變壓器工作時(shí)產(chǎn)生的反電勢(shì)無(wú)法被很好地吸收，導(dǎo)致很多雜波信號(hào)耦合到變壓器的一次繞阻和二次繞阻。當(dāng)這些雜波中的低頻分量與變壓器的固有振蕩頻率一致時(shí)，就會(huì)發(fā)生諧振。為了避免諧振頻率落入音頻范圍產(chǎn)生嘯叫，可以在電路中增加選頻回路，濾除低頻分量。

3. 變壓器浸漆不良，包括未進(jìn)行浸漆處理。變壓器浸漆不良時(shí)，雖然帶載能力一般不受影響，但會(huì)產(chǎn)生嘯叫，輸出波形有尖刺。需要注意的是，變壓器的設(shè)計(jì)不良時(shí)，也可能在工作時(shí)振動(dòng)產(chǎn)生嘯叫。
- F" Z! l9 U- u0 E8 w2 B1 k
( u: D) j3 o/ {' r4 D4 `4. 初級(jí)穩(wěn)壓電源芯片接地線走線不良。接地線走線不良時(shí)，常見(jiàn)的表現(xiàn)是概率性故障（部分產(chǎn)品可以正常工作，部分產(chǎn)品發(fā)生故障）。故障現(xiàn)象為無(wú)法帶負(fù)載，甚至無(wú)法起振。此時(shí)，經(jīng)常會(huì)伴隨嘯叫。
7 E( X# v1 D: D0 }! H6 i
4 H: y0 X- C2 f5. 次級(jí)穩(wěn)壓電源芯片的接地線失誤。變壓器次級(jí)的基準(zhǔn)穩(wěn)壓芯片的接地和初級(jí)的電源穩(wěn)壓芯片的接地有類(lèi)似的要求：不能直接和變壓器的冷地、熱地相連接。如果連接在一起，就會(huì)導(dǎo)致帶載能力下降并且產(chǎn)生嘯叫。負(fù)載越大，嘯叫越明顯。
# r( z9 A( n+ c  z3 o; C) |
1 E1 d1 b4 k. [$ e, ?3 g. E定位嘯叫原因后如何解決短路？
1. 硬件條件允許的情況下可將電源輸出與負(fù)載之間的通道斷開(kāi)，在本上面設(shè)計(jì)的電源中采用了一個(gè)“FB3”磁珠，所以排除電源短路，這個(gè)就很方便；
2. 對(duì)電源的配置參數(shù)進(jìn)行檢查，然后重新對(duì)電源上電測(cè)試，保證輸出電源符合設(shè)計(jì)需求；
3 E) a* {  u% S9 S3. 當(dāng)電源問(wèn)題排除后，短路現(xiàn)象依然存在，那么此時(shí)后級(jí)負(fù)載就需要分析如何拆除才能確認(rèn)由于哪個(gè)器件導(dǎo)致的短路（最終定位單片機(jī)短路）；
4. 排除負(fù)載短路的方法，我一般都是從小器件到大器件且易焊接的開(kāi)始，拆除一個(gè)點(diǎn)測(cè)量一個(gè)點(diǎn)，拆下的芯片本身也要進(jìn)行測(cè)量。
5. 留意板上的錫球（焊接殘留）；
- s, S' |0 h: f5 L( [% Q  \: ?9 O
! n4 D1 c* |$ ?0 [( }: T為什么噴涂了三防漆還是出現(xiàn)短路？
& F: c7 g+ r9 A1 T" g7 d: E三防主要是：防霉菌、防潮濕、防鹽霧。所以它并不能起到有效防止短路的問(wèn)題。在PCB上有許多的元器件本身工作的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生熱量，若此時(shí)噴涂三防漆后會(huì)導(dǎo)致器件本身散熱大打折扣。另外加上對(duì)板上的接插件不能?chē)娡康脑�因，這就增大了短路的風(fēng)險(xiǎn)。
9 C1 f# h* ?9 L* A當(dāng)然，本次PCB短路事故本應(yīng)該不會(huì)發(fā)生的，由于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試環(huán)境的復(fù)雜，加上調(diào)試人員粗心，最終出現(xiàn)了這種低級(jí)問(wèn)題。


聲明：
聲明：文章來(lái)源網(wǎng)絡(luò)。本號(hào)對(duì)所有原創(chuàng)、轉(zhuǎn)載文章的陳述與觀點(diǎn)均保持中立，推送文章僅供讀者學(xué)習(xí)和交流。文章、圖片等版權(quán)歸原作者享有，如有侵權(quán)，聯(lián)系刪除。投稿/招聘/推廣/宣傳 請(qǐng)加微信：woniu26a推薦閱讀▼
電路設(shè)計(jì)-電路分析
emc相關(guān)文章
電子元器件
: |+ ?( Z0 p  k3 m9 `后臺(tái)回復(fù)“加群”，管理員拉你加入同行技術(shù)交流群。