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電路板發(fā)出了“滴答滴答”的聲音...

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發(fā)表于 2024-9-3 07:48:00 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
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點(diǎn)擊上方名片關(guān)注了解更多+ g8 M; k& }$ D
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9 I, j  m0 x4 F  M* r0 X' r在之前的一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目交付后,由于現(xiàn)場調(diào)試人員的操作失誤,在拆開設(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)場反饋的是說單片機(jī)不工作,并且聽到電路板帶電時(shí)伴有“滴答滴答”的聲音。
' e4 _* v5 Y& n/ A0 U1 D/ A- S緊張的排故開始……
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電源方案原理圖( |3 E6 u9 Z9 a6 D
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電源采用的是BL8033同步降壓開關(guān)電源。最大輸入為16V、最大輸出3A、效率高達(dá)96%。) a% [6 w, R3 ?6 z% Q. h1 Q
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BL8033的電氣特性( a3 ]" W$ X& B

5 r' Z' s# d( l! w: Q- O( B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?下面一起來分析下。" e5 E, X( K2 k. R$ m

/ Y6 r2 N4 w! \% S2 d+ S& _% M" Y. m電感為什么會(huì)嘯叫?
& ~& Y% W8 A  m7 i6 ^電感嘯叫問題,如何解決?! {3 ~# ^# O7 u
* n) K% t$ ^, G/ `+ c0 ~
1. 大功率開關(guān)電源短路嘯叫。在開關(guān)電源滿載工作時(shí),突然將開關(guān)電源短路,有時(shí)會(huì)聽到電源嘯叫;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),開關(guān)變壓器會(huì)工作在非穩(wěn)態(tài)。9 V. X$ ~. E# Q3 ~
在第1 個(gè)周期由于開關(guān)管占空比過大,導(dǎo)通時(shí)間太長,因此通過變壓器向后級(jí)傳輸了過多的能量;直流整流電路的儲(chǔ)能電感無法在第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)周期到來時(shí),電源芯片將不會(huì)讓開關(guān)管導(dǎo)通,或者讓開關(guān)管導(dǎo)通的占空比很小。) b0 }: |9 a) F$ Q8 r/ c
這樣,儲(chǔ)能電感存儲(chǔ)的能量經(jīng)過第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)周期到來時(shí),電源芯片會(huì)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通過大的一個(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)出人耳可以聽到的聲音。
) V5 i: ]) ~' G) h$ X. c, d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。
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8 C5 [. S3 N% B& R; P5 L% X' i0 P2. 空載或負(fù)載很小時(shí),開關(guān)管也會(huì)出現(xiàn)間歇性的全截止周期,當(dāng)開關(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。
" L; W1 l' `1 h* L  w$ d另外,在空載或輕載場景,變壓器工作時(shí)產(chǎn)生的反電勢(shì)無法被很好地吸收,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。; c+ m/ G$ `. X* @' y. Q. z

7 _5 N( T1 [1 t) V' E3. 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。
0 u' \! D% M" \# o! u- r7 ~& h
' S" e- L" i; a2 F4. 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)象為無法帶負(fù)載,甚至無法起振。此時(shí),經(jīng)常會(huì)伴隨嘯叫。
1 [5 a, V, i7 O7 h0 O
% l! O* p  s, q: F1 I5. 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。
) x0 u5 s% I' k/ B/ `; s5 B
+ [% Y- u3 n% \. G4 y$ A% F定位嘯叫原因后如何解決短路?
) W1 p% k# F+ R  w3 e! w8 U1 O1. 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,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;& N$ O. i7 |3 U% u
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;6 z- h9 U+ l: w" j
3. 當(dāng)電源問題排除后,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);
7 A, L) F( t9 \8 d5 n( i# S4. 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 X8 k+ d& z' [9 G
5. 留意板上的錫球(焊接殘留);- u: `% e) k6 I3 T( k

8 B2 r2 x1 W; o" N- B1 g9 c為什么噴涂了三防漆還是出現(xiàn)短路?
0 I, e8 U: g& e" h: d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)板上的接插件不能噴涂的原因,這就增大了短路的風(fēng)險(xiǎn)。8 c& s4 ~  u; r' U
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)問題。4 c. n' w6 B% ~3 O

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4 ~" M1 t8 A, o) M/ E聲明:
) q) c3 V4 Z0 M5 g9 _6 ~- O0 J: U聲明:文章來源網(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▼
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